додати матеріал


Гамма випромінювання

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

.
Реферат
за темою
«Гамма-випромінювання»
Гамма-випромінювання - це короткохвильове електромагнітне випромінювання. На шкалі електромагнітних хвиль воно межує з жорстким рентгенівським випромінюванням, займаючи область більш високих частот. Гамма-випромінювання має надзвичайно малою довгої хвилі (λ <10 -8 см) і внаслідок цього яскраво вираженими корпускулярними властивостями, тобто поводиться подібно до потоку частинок - гамма квантів, або фотонів, з енергією h ν (Ν - частота випромінювання, h - Планка постійна).
Гамма-випромінювання виникає при розпаді радіоактивних ядер, елементарних частинок, при анігіляції пар частинки-античастка, а також при проходженні швидких заряджених частинок через речовину.
Гамма-випромінювання, що супроводжує розпад радіоактивних ядер, випускається при переходах ядра з більш збудженого енергетичного стану в менш збуджений або в основне. Енергія γ - кванта дорівнює різниці енергій Δε станів, між якими відбувається перехід.
Збуджений стан
Е2



Основний стан ядра Е1
Випущення ядром γ-кванта не тягне за собою зміни атомного номера або масового числа, на відміну від інших видів радіоактивних перетворень. Ширина ліній гамма-випромінювань надзвичайно мала (~ 10 -2 ев). Оскільки відстань між рівнями у багато разів більше ширини ліній, спектр гамма-випромінювання є лінійчатим, тобто складається з ряду дискретних ліній. Вивчення спектрів гамма-випромінювання дозволяє встановити енергії збуджених станів ядер. Гамма-кванти з великими енергіями випускаються при розпадах деяких елементарних частинок. Так, при розпаді спочиваючого π 0 - мезона виникає гамма-випромінювання з енергією ~ 70Мев. Гамма-випромінювання від розпаду елементарних частинок також утворює лінійчатий спектр. Однак відчувають розпад елементарні частинки часто рухаються зі швидкостями, порівнянними з швидкістю світла. Внаслідок цього виникає доплеровское розширенням лінії і спектр гамма-випромінювання виявляється розмитим в широкому інтервалі енергій. Гамма-випромінювання, що утворюється при проходженні швидких заряджених частинок через речовину, викликається їх гальмуванням до кулоновском полі атомних ядер речовини. Гальмівне гамма-випромінювання, також як і гальмівне рентгеноовское випромінювання, характерезуется суцільним спектром, верхня межа якого збігається з енергією зарядженої частинки, наприклад електрона. У прискорювачах заряджених частинок отримують гальмівне гамма-випромінювання з максимальною енергією до декількох десятків Гев.
У межзвезном просторі гамма-випромінювання може виникати в результаті зіткнень квантів більш м'якого довгохвильового, електромагнітного випромінювання, наприклад світла, з електронами, прискореними магнітними полями космічних об'єктів. При цьому швидкий електрон передає свою енергію електромагнітного випромінювання і видиме світло перетворюється в більш жорстке гамма-випромінювання.
Аналогічне явище може мати місце в земних умовах при столновеніі електронів великої енергії, одержуваних на прискорювачах, з фотонами видимого світла в інтенсивних пучках світла, що створюються лазерами. Електрон передає енергію світловому фотону, який перетворюється на γ-квант. Таким чином, можна на практиці перетворювати окремі фотони світла на кванти гамма-випромінювання високої енергії.
Гамма-випромінювання володіє великою проникаючою здатністю, тобто може проникати крізь великі товщі речовини без помітного ослаблення. Основні процеси, що відбуваються при взаємодії гамма-випромінювання з речовиною, - фотоелектричне поглинання (фотоефект), комптонівське розсіяння (Комптон-ефект) і образаваніе пар електрон-позитрон. При фотоефекті відбувається поглинання γ-кванта одним з електронів атома, причому енергія γ-кванта перетвориться (за винятком енергії зв'язку електрона в атомі) в кінетичну енергію електрона, що вилітає за межі атома. Вірогідність фотоефекту прямо пропорційна п'ятого ступеня атомного номера елемента і назад пропорційна 3-го ступеня енергії гамма-випромінювання. Таким чином, фотоефект переважає в області малих енергії γ-квантів (£ 100 кев) на важких елементах (Pb, U).
При Комптон-ефект відбувається розсіяння γ-кванта на одному з електронів, слабо зв'язаних в атомі. На відміну від фотоефекту, при Комптон-ефект γ-квант не зникає, а лише змінює енергію (довжину хвилі) і напрям распрастраненной. Вузький пучок гамма-променів у результаті Комптон-ефект стає більш широким, а саме випромінювання - більш м'яким (довгохвильовим). Інтенсивність комптонівського розсіяння пропорційна числу електронів в 1см 3 речовини, і тому вірогідність цього процесу пропорційна атомному номеру речовини. Комптон-ефект стає помітним в речовинах з малим атомним номером і при енергіях гамма-випромінювання, превишвют енергію зв'язку електронів в атомах. Так, у випадку Pb ймовірність комптонівського розсіювання порівнянна з імовірністю фотоелектричного поглинання при енергії ~ 0,5 МеВ. У разі Al Комптон-ефект переважає при набагато менших енергіях.
Якщо жнергія γ-кванта перевищує 1,02 МеВ, стає можливим процес утворення електрон-позітронових пар в електричному полі ядер. Ймовірність утворення пар пропорційна квадрату атомного номера і збільшується із зростанням hν. Тому при hν ~ 10 Мев основним процесом в будь-якій речовині виявляється утворення пар.


100
50


0
0,1 0,5 1 2 5 10 50
Енергія γ-променів (Мев)
Зворотний процес анігіляція електрон-позитронної пари є джерелом гамма-випромінювання.
Для характеристики ослаблення гамма-випромінювання в речовині зазвичай користуються коефіцієнтом поглинання, який показує, на якій товщині Х поглинача інтенсивність I 0 падаючого пучка гамма-випромінювання ослабляється в е разів:
I = I 0 e - μ 0 x
Тут μ 0 - лінійний коефіцієнт поглинання гамма-випромінювання. Іноді вводять масовий коефіцієнт поглинання, рівний відношенню μ 0 до щільності поглинача.
Експоненціальний закон ослаблення гамма-випромінювання справедливий для вузького спрямування пучка гамма-променів, коли будь-який процес, як поглинання, так і розсіяння, виводить гамма-випромінювання зі складу первинного пучка. Однак при високих енергіях процес проходження гамма-випромінювання через речовину значно ускладнюється. Вторинні електрони і позитрони володіють великою енергією і тому можуть, у свою чергу, створювати гамма-випромінювання завдяки процесам гальмування і анігіляція. Таким чином в речовині виникає ряд чергуються поколінь вторинного гамма-випромінювання, електронів і позитронів, тобто відбувається розвиток каскадного зливи. Число вторинних частинок в такій зливі спочатку зростає з товщиною, досягаючи максимуму. Проте потім процеси поглинання починають переважати над процесами розмноження частинок і злива затухає. Здатність гамма-випромінювання розвивати зливи залежить від співвідношення між його енергією і так званою критичною енергією, після якої злива в даній речовині практично втрачає здатність розвиватися.
Для зміни енергії гамма-випромінювання в експериментальної фізики застосовуються гамма-спектрометри різних типів, засновані здебільшого на вимірюванні енергії вторинних електронів. Основні типи спектрометрів гамма-випромінювання: магнітні, сцинтиляційного, напівпровідникові, кристал-дифракційні.
Вивчення спектрів ядерних гамма-випромінювань дає важливу інформацію про структуру ядер. Спостереження ефектів, пов'язаних з впливом зовнішнього середовища на властивості ядерного гамма-випромінювання, використовується для вивчення властивостей твердих тіл.
Гамма-випромінювання знаходить застосування в техніці, наприклад для виявлення дефектів у металевих деталях - гамма-дефектоскопія. У радіаційної хімії гамма-випромінювання застосовується для ініціювання хімічних перетворень, наприклад процесів полімеризації. Гамма-випромінювання використовується в харчовій промисловості для стерилізації продуктів харчування. Основними джерелами гамма-випромінювання служать природні та штучні радіоактивні ізотопи, а також електронні прискорювачі.
Дія на організм гама-випромінювання подібно до дії інших видів іонізуючих випромінювань. Гамма-випромінювання може викликати променеве ураження організму, аж до його загибелі. Характер впливу гамма-випромінювання залежить від енергії γ-квантів і просторових особливостей опромінення, наприклад, зовнішнє або внутрішнє. Відносна біологічна ефективність гамма-випромінювання становить 0,7-0,9. У виробничих умовах (хронічний вплив у малих дозах) відносна біологічна ефективність гамма-випромінювання прийнята рівною 1. Гамма-випромінювання використовується в медицині для лікування пухлин, для стерилізації приміщень, апаратури та лікарських препаратів. Гамма-випромінювання застосовують також для отримання мутацій з подальшим відбором господарсько-корисних форм. Так виводять високопродуктивні сорти мікроорганізмів (наприклад, для отримання антибіотиків) і рослин.
Сучасні можливості променевої теропіі розширилися в першу чергу за рахунок засобів і методів дистанційної гамма-теропіі. Успіхи дистанційної гамма-теропіі досягнуті в результаті великої роботи в галузі використання потужних штучних радіоактивних джерел гамма-випромінювання (кобальт-60, цезій-137), а також нових гамма-препаратів.
Велике значення дистанційної гамма-теропіі пояснюється також порівняльної доступністю і зручностями використання гамма-апаратів. Останні, так само як і рентгенівські, конструюють для статичного і рухомого опромінення. За допомогою рухомого опромінення прагнуть створити велику дозу в пухлині при розосередженому опроміненні здорових тканин. Здійснено конструктивні удосконалення гамма-апаратів, спрямовані на зменшення півтіні, поліпшення гомогенізації полів, використання фільтрів жалюзі і пошуки додаткових можливостей захисту.
Використання ядерних випромінювань в рослинництві відкрило нові, широкі можливості для зміни обміну речовин у сільськогосподарських рослин, підвищення їх врожайності, прискорення розвитку і поліпшення якості.
У результаті перших досліджень радіобіологів було встановлено, що іонізуюча радіація - потужний фактор впливу на зростання, розвиток і обмін речовин живих організмів. Під впливом гамма-опромінення у рослин, тварин або мікроорганізмів змінюється злагоджений обмін речовин, прискорюється або сповільнюється (в залежності від дози) протягом фізіологічних процесів, спостерігаються зрушення в рості, розвитку, формуванні врожаю.
Слід особливо відзначити, що при гамма-опроміненні в насіння не потрапляють радіоактивні речовини. Опромінені насіння, як і вирощений з них урожай, нерадіоактивні. Оптимальні дози опромінення тільки прискорюють нормальні процеси, що відбуваються в рослині, і тому абсолютно необгрунтовані будь-які побоювання і застереження проти використання в їжу врожаю, отриманого з насіння, що піддавалися передпосівному опроміненню.
Іонізуючі випромінювання почали використовувати для підвищення термінів зберігання сільськогосподарських продуктів і для знищення різних комах-шкідників. Наприклад, якщо зерно перед завантаженням в елеватор пропустити через бункер, де встановлено потужне джерело радіації, то можливість розмноження комах-шкідників буде виключена і зерно зможе зберігатися тривалий час без яких-небудь втрат. Саме зерно як поживний продукт не змінюється при таких дозах опромінення. Вживання його для корму чотирьох поколінь експериментальних тварин не викликало яких би то не було відхилень у рості, здатності до розмноження та інших патологічних відхилень від норми.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Фізика та енергетика | Реферат
25кб. | скачати


Схожі роботи:
Гамма-випромінювання
Гамма Гамма каротаж в плотностной і селективної модифікаціях
Колірна гамма японського саду
Гамма-спектрометр РКГ-01 Аліот
Особливі властивості Гамма функції Ейлера
Розробка транспортної системи установки гамма-активаційного аналізу
Розробка транспортної системи установки гамма активаційного аналізу
Сучасні дані по фармакології та клініці отруєння гамма-гідроксимасляної кислотою
Випромінювання
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru