Виды радиоактивных лучей: Основы радиационной безопасности

Содержание

Виды радиоактивных излучений – кратко свойства, формула и характеристики (11 класс)

3.9

Средняя оценка: 3.9

Всего получено оценок: 96.

3.9

Средняя оценка: 3.9

Всего получено оценок: 96.

Из курса физики за 11 класс известно, что радиоактивность — это способность некоторых элементов испускать невидимые лучи, превращаясь при этом в другие элементы. Невидимое излучение, испускаемое при радиоактивных превращениях, имеет сложный состав, и его можно разделить с помощью магнитного поля. В статье расскажем кратко об свойствах и видах радиоактивных излучений.

Радиоактивное излучение

Радиоактивность открыл французский физик А. Беккерель в конце XIX в. Было обнаружено, что соли урана способны засвечивать фотопластинку без ее освещения солнечным светом. Заинтересовавшись этим явлением, Беккерель выяснил, что фотопластинка засвечивается невидимым излучением, которое испускают соли урана.

Рис. 1. Открытие радиоактивности Беккерелем.

Первые опыты по исследованию радиоактивного излучения показали, что оно обладает высокой проникающей и ионизирующей способностью. И, поскольку ионизация чаще всего связана с воздействием на вещество электрического поля, предположили, что радиоактивное излучение — это поток заряженных частиц. Для их определения требовалось пропустить радиоактивное излучение через сильное магнитное поле и с помощью соответствующих формул установить необходимые данные. Такой опыт был проведен Э. Резерфордом и дал неожиданный результат.

Рис. 2. Опыт Резерфорда по составу излучения.

Оказалось, что радиоактивное излучение имеет сложный состав и состоит из трех видов с разными характеристиками. Они были названы альфа- бета- и гамма- излучением.

Альфа-излучение

Альфа-излучением был назван поток частиц, имеющих положительный заряд. Расчеты показали, что модуль заряда альфа-частицы равен двойному заряду электрона, а отношение заряда к массе вдвое меньше, чем у протона. Было сделано и позже доказано предположение, что альфа-частицы — это ядра гелия.

Альфа-частицы обладают наибольшей ионизирующей способностью, но при этом неспособны глубоко проникать в вещество. Альфа-радиоактивными являются все тяжелые элементы. При альфа-распаде номер элемента уменьшается на две единицы, а его масса уменьшается на четыре единицы.

Бета-излучение

Бета-излучением был назван поток частиц, имеющих отрицательный заряд. Расчеты показали, что и заряд и масса этих частиц эквивалентны электронным. То есть бета-излучение — это поток электронов, движущихся с большими скоростями.

Бета-излучение имеет большую проникающую способность, по сравнению с альфа-излучением, но при этом его ионизирующая способность меньше. Бета-радиоактивными являются элементы, в которых число нейтронов повышено, по сравнению с энергетически выгодным. Нейтрон является нестабильной частицей и распадается на протон, электрон и антинейтрино. Поэтому при бета-распаде номер элемента увеличивается на один, а масса остается прежней.

Бета-распад нейтрона — это проявление особого, слабого, фундаментального взаимодействия, которое проявляется на расстояниях менее атомного ядра.

Гамма-излучение

В радиоактивном излучении также была компонента, не реагирующая на магнитное поле. То есть заряд этих частиц был нулевым. Ее назвали гамма-излучением. Исследования показали, что гамма-частицы — это фотоны высоких энергий. Они обладают самой высокой проникающей способностью и меньше всего ионизируют вещество.

Гамма-частицы излучаются ядрами, которые в результате распада имеют повышенный уровень энергии. «Лишняя» энергия излучается в виде гамма-квантов.

Рис. 3. Виды радиоактивного излучения.

Что мы узнали?

Радиоактивное излучение имеет сложный состав и состоит из трех видов. Альфа-частицы — это тяжелые положительные частицы, являющиеся ядрами гелия. Бета-частицы — это электроны, движущиеся с высокими скоростями. Гамма-частицы — это фотоны высоких энергий.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

3.9

Средняя оценка: 3.9

Всего получено оценок: 96.

А какая ваша оценка?

1.2 Виды радиоактивных излучений

Лучи, отклоняющиеся в поперечном магнитном поле к отрицательно заряженной пластинке, были названы альфа-лучами, отклоняющиеся к положительно заряженной пластинке — бета-лучами, а лучи, которые совсем не отклонялись, — гамма-лучами.

Альфа-частицы (-частицы) представляют собой ядра атомов гелия и состоят из двух протонов и двух нейтронов; они имеют двойной положительный заряд и относительно большую массу, превышающую массу электрона в 7300 раз, движутся со скоростью около 20000 км/с. Имеют энергию, которая колеблется в пределах 2 — 11 МэВ. Для каждого данного изотопа энергия альфа-частиц постоянна. Пробег альфа-частиц в воздухе составляет в зависимости от энергии 2 — 10 см, в биологических тканях — несколько десятков микрометров (30 -150 мкм), в алюминии -10 — 70 мкм.

Так как альфа-частицы массивны и обладают сравнительно большой энергией, путь их в веществе прямолинеен; они на своем пути создают ионизацию большой плотности (в воздухе на 1 см пути альфа-частица образует 100 — 250 тыс. пар ионов), вызывают сильно выраженные эффекты ионизации и флуоресценции. Этот вид излучения наблюдается преимущественно у естественных радиоактивных элементов (радий, торий, полоний, уран и др.). Альфа-излучатели при попадании в организм (через поврежденные участки ткани, дыхание, с водой, пищей, радиоактивной пылью) крайне опасны для человека и животных. Вся энергия альфа-частиц передается клеткам организма, что наносит им вред. Для альфа-излучения лист бумаги или неповрежденная кожа – непреодолимое препятствие.

Бета-частицы (β-частицы) представляют собой поток частиц (электроны или позитроны) ядерного происхождения. Позитрон — элементарная частица, подобная электрону, но с положительным знаком заряда. Бета-частицы одного и того же радиоактивного элемента обладают различным запасом энергии (от нуля до некоторого максимального значения). Это объясняется тем, что при бета-распаде из атомного ядра вылетают одновременно с бета-частицей нейтрино. Поскольку бета-частицы одного и того же радиоактивного элемента имеют различный запас энергии, то величина их пробега в одной и той же среде будет неодинаковой. Путь бета-частиц в веществе извилист, так как, имея крайне малую массу, они легко изменяют направление движения под действием электрических полей встречных атомов. Бета-излучение обладает меньшим эффектом ионизации, чем альфа-излучение. Оно образует 50 — 100 пар ионов на 1 см пути в воздухе и имеет «рассеянный тип ионизации». Пробег бета-частиц в воздухе может составлять в зависимости от энергии до 25 м, в биологических тканях — до 1 см, в металлах – до 1 мм. Скорость движения бета-частиц в вакууме равна 1

. 10¹⁰— 2,9 ^. 10¹⁰ см/с (0,3 — 0,99 скорости света). Проходя через вещество бета-частицы взаимодействуют как с электронами, так и с ядрами атомов. Различные радиоактивные изотопы значительно отличаются друг от друга по уровню энергии бета-частиц.

Максимальная энергия бета-частиц различных элементов имеет широкие пределы — от 0,015 — 0,05 МэВ (мягкое бета-излучение) до 3 — 12МэВ (жесткое бета-излучение). Удельная ионизирующая способность бета-частицы меньше, чем у альфа-частицы, но выше, чем у гамма-частицы. В результате ионизации в некоторых средах происходят вторичные процессы: люминесценция, фотохимические реакции, образование химически активных радикалов.

Гамма-излучение () представляет собой поток электромагнитных волн, так же, как радиоволны, видимый свет, ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, рентгеновское излучение. Различные виды электромагнитного излучения отличаются условиями образования и определенными свойствами (длиной волны, энергией).

Гамма-излучение распространяется со скоростью света, оно свободно проходит через тело человека и другие материалы без заметного ослабления. Гамма-излучение распространяется прямолинейно, оно имеет большой пробег в воздухе и может создавать вторичное и рассеянное излучения в средах, через которые проходит.

Рентгеновское излучение возникает при торможении электронов в электрическом поле ядер атомов вещества (тормозное рентгеновское излучение) или при перестройке электронных оболочек атомов при ионизации и возбуждении атомов и молекул (характеристическое рентгеновское излучение). При различных переходах атомов и молекул из возбужденного состояния в невозбужденное может происходить испускание видимого света, инфракрасных и ультрафиолетовых лучей.

Гамма-кванты — это излучение ядерного происхождения. Они испускаются ядрами атомов при альфа- и бета-распаде природных и искусственных радионуклидов в тех случаях, когда в дочернем ядре оказывается избыток энергии, не захваченный корпускулярным излучением (альфа- и бета-частицей). Это избыток мгновенно высвечивается в виде гамма-квантов. Гамма-кванты лишены массы покоя. Это значит, что фотоны существуют только в движении. Они не имеют заряда и поэтому в электрическом и магнитном полях не отклоняются.

В веществе и вакууме гамма-лучи распространяются прямолинейно и равномерно во все стороны от источника. Скорость распространения их в вакууме равняется скорости света (3 ^. 10¹⁰см/с). Частота колебаний гамма-квантов связана с длиной их волны. Чем меньше длина волны, тем больше частота колебаний излучения, тем больше его энергия и, следовательно, проникающая способность. Энергия гамма-излучения естественных радиоактивных элементов колеблется от нескольких килоэлектронвольт до 2 — 3 МэВ и редко достигает 5 — 6 МэВ. Гамма-излучатели редко имеют однозначную энергию квантов. В состав потока гамма-излучения чаще входят кванты различной энергии. Например, при распаде изотопа йода (¹³¹I) образуется пять групп квантов с энергиями 0,08; 0,163; 0,364; 0,637 и 0,722 МэВ. Бром (⁸²Вr) излучает 11 групп гамма-квантов с энергией в пределах 0,248 — 1,453 МэВ, а кадмий (¹¹⁵Cd) — 13 групп от 0,335 до 1,28 МэВ. Гамма-кванты, не имея заряда и массы покоя, вызывают слабое ионизирующее действие, но обладают большой проникающей способностью.

Путь пробега в воздухе достигает 100 — 150 м.

Нейтронное излучение — поток нейтронов. Заряд — 0, масса — 1а.е.м., энергия — 0,1-20 МэВ, излучается при ядерных превращениях, пробег больше, чем у других излучений.

Наиболее опасными являются γ — излучения и нейтроны, так как имеют наибольшие пробеги.

Основы радиации — ORISE

Основы радиации

Что такое радиация?

Излучение — это энергия, которая исходит от источника и проходит через какой-либо материал или пространство. Свет и тепло являются видами излучения. Вид излучения, обсуждаемый на этом сайте, называется ионизирующим излучением, поскольку его энергии достаточно, чтобы удалить электрон из атома, превратив этот атом в ион.

Чтобы достичь стабильности, эти атомы испускают или излучают избыточную энергию или массу в виде излучения. Два типа излучения — электромагнитное (как свет) и корпускулярное (т. е. масса, испускаемая с энергией движения). Гамма-излучение и рентгеновские лучи являются примерами электромагнитного излучения. Бета- и альфа-излучение являются примерами излучения частиц. Ионизирующее излучение также может создаваться такими устройствами, как рентгеновские аппараты.

Облучение относится к воздействию радиации. Облучение происходит, когда все тело или часть тела подвергается воздействию излучения от источника. Облучение не делает человека радиоактивным.

Загрязнение происходит при попадании радиоактивного материала на кожу, одежду или любое другое нежелательное место. Важно помнить, что радиация не распространяется и не попадает «на» или «внутри» людей; скорее это радиоактивное заражение, которое может распространяться. Человек, зараженный радиоактивными материалами, будет подвергаться облучению до тех пор, пока не будет удален источник излучения (радиоактивный материал).

Человек считается внешне загрязненным, если радиоактивный материал попал на кожу или одежду.
Человек считается внутренне зараженным, если радиоактивный материал вдыхается, проглатывается или всасывается через раны.
Окружающая среда считается загрязненной, если радиоактивный материал распространяется или не локализуется.