Свойства ионизирующих излучений. Методы регистрации ионизирующих излучений

1. Биологическое действие радиоактивных излучений.

• Излучение радиоактивных веществ оказывает сильное воздействие на все живые организмы.

• Радиоактивное излучение , проходя через вещество, вызывает его ионизацию.. Это приводит к изменению их химической активности. Ионизация живой ткани, нарушает жизнедеятельность клеток. Наиболее чувствительны к излучению ядра клеток, особенно клеток, которые быстро делятся. Поэтому в первую очередь излучения поражают костный мозг, из-за чего нарушается процесс образования крови. Далее наступает поражение клеток пищеварительного тракта и других органов.

• Сильное влияние оказывает излучение на наследственность. Изучение приводит к разрыву хромосом и к мутациям.

• Действие излучения на организм зависит от поглощенной дозы излучения и от его вида.

2. Поглощенная доза излучения – D.

• Поглощенной дозой излучения называется отношение поглощенной энергии Е ионизирующего излучения к массе m облучаемого тела: .

• В “СИ” поглощенную дозу измеряют в Греях (Гр). Грей равен поглощенной дозе излучения, при которой облученному веществу массой 1 кг передается энергия ионизирующего излучения 1 Дж. . Л. Грей (англ. уч. радиобиолог).

• Значение дозы, от которой в течении 30 суток погибает 50% живых существ обозначают: . Для человека =3 Гр; для обезьян=5,5 Гр; для золотых рыбок =20 Гр.

• Естественный фон радиации составляет за год около 210^-3 Гр.

• Для персонала, работающего с излучением, предельно допустимая доза за год 0,05 Гр.

• На практике широко используется внесистемная единица дозы излучения – рентген(Р). Доза излучения равна 1 Р, если в 1 см³ сухого воздуха при температуре 0С и давлении 760 мм.рт.ст образуется около 910⁹ пар ионов. Такая доза накапливается за один час на расстоянии 1 м от радия массой 1 г.

• При облучении мягких тканей человеческого организма  -излучением дозе 1 Р соответствует поглощенная доза 8,8 10 ^–3 Гр .

3. Эквивалентная доза.

• При облучении живых организмов поражающее действие излучения при одной и той же поглощенной дозе зависит от вида излучения. Принято сравнивать биологическое действие всех видов излучения с биологическим действием рентгеновского и  - излучения.

• Коэффициент качества излучения –k, показывает , во сколько раз поражающее действие на организм данного излучения выше, чем рентгеновского или  - излучения, при одинаковой поглощенной дозе.

• Поглощенная доза умноженная на коэффициент качества, характеризует биологическое действие поглощенной дозы и называется эквивалентной дозой – H:

• Единица эквивалентной дозы в СИ является зиверт(Зв). Зиверт(швед. уч).

1 Зв равен эквивалентной дозе, при которой поглощенная доза равна 1 Гр и коэффициент качества равен единице.

1 Зв = 100 бэр (биологический эквивалент рентгена).

• Предельно допустимая доза (для лиц, работающих с использованием источников ионизирующей радиации) – 50 мЗв за год. Для населения – 5 мЗв за год.

• Естественный фон – 0,28 мЗв за год.

4. Физические основы для регистрации излучений и частиц.

• Все методы наблюдения и регистрации радиоактивных излучений и частиц основаны на их способности производить ионизацию и возбуждение атомов среды.

• Заряженные частицы вызывают эти процессы непосредственно

•  - кванты и нейтроны обнаруживаются по ионизации, вызываемой возникающими в результате их взаимодействия с электронами и ядрами атомов среды, быстрыми заряженными частицами.

• Вторичные эффекты, сопровождающие эти процессы, такие как вспышки света, электрический ток, потемнение фотопластинок, позволяют регистрировать пролетающие частицы, считать их, отличать друг от друга и измерять их энергию.

5. Основные типы приборов, применяемых для регистрации радиоактивных излучений и частиц.

• Приборы, позволяющие регистрировать прохождение частицы через определенный участок пространства и в некоторых случаях определять их характеристики, например энергию (сцинтилляционный счетчик, черенковский счетчик, импульсная ионизационная камера, газоразрядный счетчик, полупроводниковый счетчик).

• Приборы, позволяющие наблюдать, например фотографировать, следы (треки) частиц в веществе(камера Вильсона, диффузионная камера, пузырьковая камера, ядерные фотоэмульсии).

6. Газоразрядный счетчик (счетчик Гейгера).

   2 400- 800 В 1 R1 МОм Счетчик предназначен для регистрации  - излучения и -излучения. Регистрирует до 10000 частиц в секунду.

   Счетчик состоит из стеклянной, покрытой изнутри металлическим слоем(катод 2) или металлической трубки, заполненной аргоном. Анод 1 –тонкая металлическая нить, идущая вдоль оси трубки. Действие счетчика основано на явлении ударной ионизации. Заряженная частица, пролетающая в газе, отрывает электроны. Электрическое поле между анодом и катодом ускоряет электроны до энергий, при которых начинается ударная ионизация. На резисторе R возникает импульс напряжения, который регистрируется счетным устройством.

7. Камера Вильсона.(1912 г)

8. Пузырьковая камера.1952г.

• Принцип действия основан на том, что в перегретом состоянии чистая жидкость, находясь под высоким давлением не закипает при температуре выше точки кипения.

• Пузырьковая камера заполнена жидким водородом при температуре выше точки кипения. При резком уменьшении давления жидкость переходит в перегретое состояние. Если в это время в камеру влетает заряженная частица, то она образует на своем пути ионы – центры парообразования. Пузырьки пара образуют видимый след.

9. Метод толстослойных фотоэмульсий.

• Пролетающая через фотоэмульсию заряженная частица действует на кристаллики бромистого серебра, отрывая от отдельных атомов брома электроны, восстанавливая металлическое серебро. Цепочка таких кристаллов образует скрытое изображение. При проявлении в этих кристалликах восстанавливается металлическое серебро и цепочка зерен серебра образует видимый след –трек. По длине и толщине трека можно судить о заряде, энергии частицы и её массе.