Види іонізуючих випромінювань
Бета-розпад і електронне захоплення. Процес перетворення в радіоактивному ядрі надлишкового нейтрона в протон з випусканням електрона і антинейтрона робить ядро стабільним, а такий розпад називається електронним або бета-розпадом.
При цьому утворюється нове ядро з тим же масовим числом і на одиницю більшим порядковим номером.Перетворення в ядрі надлишкового протона в нейтрон відбувається за одним з двох варіантів:
1. Ядро випускає позитрон (е) і нейтрон: такий тип перетворення називають позитронним або розпадом.
2. Ядро поглинає один із електронів (є) атомної оболонки (як правило із К-оболонки), випускаючи нейтрон: такий тип перетворення називають електронним або К-захопленням.
Отже, при позитронному розпаді і електронному захопленні масове число нукліда не зменшується, а порядковий номер зменшується на одиницю. Енергія, що видаляється при одиничному бета-розпаді, барію і в широких межах від 0,02 MeB (м'яке віпромінювання) до 13,4 MeB (жорстке віпромінювання).
Альфа-розпад. Альфа-розпад притаманний важким ядрам кінця періодичної системи Менделєєва, перевантажених і протонами, і нейтронами. Крім того, альфа-активними є ядра в групі лантоноідів при A=140-160. Альфа-розпад полягає в здатності ядер перетворюватись в інші, більш легкі ядра шляхом випускання альфа-частинки (ядра гелію). Ядра з порядковим номером більш 82, за деяким винятком, альфа-активні. Енергія альфа-частинок знаходиться в інтервалі 2-10MeB.
Гамма-випромінювання. Перехід ядра із одного стану в інший, менш збуджений або в основний, супроводжується випусканням фотонів короткохвильового електромагнітного випромінювання, яке називається гама-випромінюванням. Енергія гамма-кванта визначається за різницею енергій між початковим і кінцевим станом ядра і варіюється в межах від декількох кілоелектронвольт (KoB) до декількох мегаелектронвольт (MoB), що відповідає довжині хвиль від 2∙10 E 8 до 5∙10 Е-12 см.
До них належать радіохвилі, видиме світло, ультрофіолетові промені та інфрачервоні, а також рентгенівське випромінювання. Час життя активних (збуджених) ядер надзвичайно малий і має порядок 10Е-7 - 10Е-11 с. Рентгенівське випромінювання виникає при гальмуванні швидких електронів в електричному полі ядра атомів речовини (гальмівне рентгенівске випромінювання) або при перебуванні електронних оболонок атомів при іонізації і збудженні атомів і молекул (характеристичне рентгенівске випромінювання). При різних переходах атомів і молекул із збудженого стану в нормальний може відбуватися випусканням рентгенівських променів. На відміну від рентгенівського випромінювання, яке генерується рентгенівськими апаратами гамма-випромінювання, - це випромінювання ядерного походження.Оскільки бета-частинки одного елемента мають різний запас енергії, величина їх пробігу в одному і тому ж середовищі буде неоднаковою. Маючи надзвичайно малу масу, вони легко змінюють напрямок руху під дією електричних полів зустрічних атомів, а тому їхній шлях в речовині звивистий. Максимальний пробіг бета- частинок в повітрі залежно від енергії може становити до 25м, а в екологічних тканинах до 1см. Бета-випромінювання утворює 50-100 пар іонів на 1см. шляху в повітрі і має „розсіяний тип іонізації”. Швидкість руху Б-частинок у вакумі дорівнює 1∙10-10 - 2.9 ∙10-10 м/с (0.3-0.99 швидкості світла).
Залежно від енергії Б-частинок розрізняють „м'яке випромінювання”-0,015-0,05 MeB і „жорстке випромінювання” - 3
- 12MeB.
Альфа-випромінювання. Для кожного ізотона енергія альфа- частинки постійна. У спектрі альфа-випромінювання дуже не значний процент частинок з великою і малою довжиною пробігу, тому альфа-випромінювання вважають монохромним. Цю властивість використовують в аналітичній практиці. Оскільки альфа-частинки мають відносно велику масу (4,003 а.о. м., що в 7300р. більше маси електрона), шлях їх в речовині прямолінійний. Енергія альфа-частинок коливається від 2 до 11 MeB, пробіг в повітрі складає, залежно від енергіі, 2-10 см, а в біологічній тканині
- декілька десятків мікрон.
У повітрі на 1см шляху частинка утворює 100-250 тис. пар іонів. Це щільноіонізуючі частинки, тому показання альфа-випромінюючих речовин в організмі дуже небезпечні для людини і тварин.Гамма-випромінювання. Гамма-кванти позбавлені стану спокою. Це значить, що вони існують тільки в русі. Вони не мають заряду і тому не відхиляються в електричному і магнітному полях. В речовині і в вакуумі вони поширюються прямолінійно і рівномірно в усі боки від джерела. їхня швидкість їх у вакуумі дорівнює швидкості світла - 3 ∙ 10E+10 см/с.
Енергія гамма-кванта (E) пропорційна частоті коливань за секунду (T) і визначається за формулою
E=h ∙ Т,
де h - універсальна стала Планка 6,62 ∙ 10-27 ергс або 4,13 ∙ 10-27 MeB. с; T - частота коливань за секунду.
Частота коливань гамма-квантів пов'язана з довжиною їхньої хвилі. Чим більша довжина хвилі, тим менша частота коливань, тим менша їхня енергія і менша проникаюча здатність. Енергія гамма-випромінювання природних радіонуклідів коливається у межах від декількох кеВ до 2 - 3 MeB і рідко досягає 5 - 6 MeB. Пробіг гамма-квантів в повітрі досягає 100 - 150 м.
Гамма-випромінювачі рідко мають малоенергетичний спектр (прикладом якого може слугувати Cs-137, при ізомірному переході його дочірного ядра Ba-137 висвічуються кванти з енергією 0,661 MeB, що використовується в аналітичній практиці), частіше до складу спектра входять кванти різних величин енергії. Однак „набір” їх для кожного ізотона постійний і утворює лінійчастий спектр випромінювання. Це також використовується при їх аналітичному визначенні.
2.10.3.