« Эрудиция » Российская электронная библиотека

www.Referatik.Ru - Дипломы, Курсовые и Рефераты на Заказ!
Без предоплаты, Антиплагиат свыше 80 % , Срок от 24 ч.
Тел: (495) 223-11-00 с 10 до 20 ч.
ПодробнееПодробнее Заказать

Все темы рефератов / Математика и физика /


Версия для печати

Реферат: Гамма-излучение


Сдавался в русской школе на Кипре ( оценка 5- )

Реферат

по теме

Гамма-излучение.

Гамма-излучение – это коротковолновое электромагнитное излучение. На
шкале электромагнитных волн оно граничит с жестким рентгеновским
излучением, занимая область более высоких частот. Гамма-излучение
обладает чрезвычайно малой длинной волны (?(10 -8 см) и вследствие этого
ярко выраженными корпускулярными свойствами, т.е. ведет себя подобно
потоку частиц – гамма квантов, или фотонов, с энергией h? (? – частота
излучения, h – Планка постоянная).

Гамма- излучение возникает при распадах радиоактивных ядер, элементарных
частиц, при аннигиляции пар частицы-античастица, а также при
прохождении быстрых заряженных частиц через вещество.

Гамма-излучение, сопровождающее распад радиоактивных ядер, испускается
при переходах ядра из более возбужденного энергетического состояния в
менее возбужденное или в основное. Энергия ? – кванта равна разности
энергий ?? состояний, между которыми происходит переход.

Возбужденное состояние

Е2

h?

Основное состояние ядра Е1

Испускание ядром ?-кванта не влечет за собой изменения атомного номера
или массового числа, в отличие от других видов радиоактивных
превращений. Ширина линий гамма-излучений чрезвычайно мала (~10-2 эв).
Поскольку расстояние между уровнями во много раз больше ширины линий,
спектр гамма-излучения является линейчатым, т.е. состоит из ряда
дискретных линий. Изучение спектров гамма-излучения позволяет установить
энергии возбужденных состояний ядер. Гамма-кванты с большими энергиями
испускаются при распадах некоторых элементарных частиц. Так, при распаде
покоящегося ?0- мезона возникает гамма-излучение с энергией ~70Мэв.
Гамма-излучение от распада элементарных частиц также образует линейчатый
спектр. Однако испытывающие распад элементарные частицы часто движутся
со скоростями, сравнимыми с скоростью света. Вследствие этого возникает
доплеровское уширение линии и спектр гамма-излучения оказывается
размытым в широком интервале энергий. Гамма-излучение, образующееся при
прохождении быстрых заряженных частиц через вещество, вызывается их
торможением к кулоновском поле атомных ядер вещества. Тормозное гамма
–излучение, также как и тормозное рентгеноовское излучение,
характерезуется сплошным спектром, верхняя граница которого совпадает с
энергией заряженной частицы, например электрона. В ускорителях
заряженных частиц получают тормозное гамма- излучение с максимальной
энергией до нескольких десятков Гэв.

В межзвёзном пространстве гамма-излучение может возникать в результате
соударений квантов более мягкого длинноволнового, электромагнитного
излучения, например света, с электронами, ускоренными магнитными полями
космических объектов. При этом быстрый электрон передает свою энергию
электромагнитному излучению и видимый свет превращается в более жесткое
гамма-излучение.

Аналогичное явление может иметь место в земных условиях при столновении
электронов большой энергии, получаемых на ускорителях, с фотонами
видимого света в интенсивных пучках света, создаваемых лазерами.
Электрон передает энергию световому фотону, который превращается в
?-квант. Таким образом, можно на практике превращать отдельные фотоны
света в кванты гамма-излучения высокой энергии.

Гамма-излучение обладает большой проникающей способностью, т.е. может
проникать сквозь большие толщи вещества без заметного ослабления.
Основные процессы, происходящие при взаимодействии гамма-излучения с
веществом, - фотоэлектрическое поглощение (фотоэффект), комптоновское
рассеяние (комптон-эффект) и образавание пар электрон-позитрон. При
фотоэффекте происходит поглощение ?-кванта одним из электронов атома,
причём энергия ?-кванта преобразуется ( за вычетом энергии связи
электрона в атоме ) в кинетическую энергию электрона, вылетающего за
пределы атома. Вероятность фотоэффекта прямо пропорциональна пятой
степени атомного номера элемента и обратно пропорциональна 3-й степени
энергии гамма-излучения. Таким образом, фотоэффект преобладает в области
малых энергии ?-квантов ( (100 кэв ) на тяжелых элементах ( Pb, U).

При комптон-эффекте происходит рассеяние ?-кванта на одном из
электронов, слабо связанных в атоме. В отличие от фотоэффекта, при
комптон-эффекте ?-квант не исчезает, а лишь изменяет энергию ( длинну
волны ) и направление распрастранения. Узкий пучок гамма-лучей в
результате комптон-эффекта становится более широким, а само излучение -
более мягким (длинноволновым ). Интенсивность комптоновского рассеяния
пропорциональна числу электронов в 1см3 вещества, и поэтому вероятность
этого процесса пропорциональна атомному номеру вещества. Комптон-эффект
становится заметным в веществах с малым атомным номером и при энергиях
гамма-излучения, превышвют энергию связи электронов в атомах. Так, в
случае Pb вероятность комптоновского рассеяния сравнима с вероятностью
фотоэлектрического поглощения при энергии ~ 0,5 Мэв. В случае Al
комптон-эффект преобладает при гораздо меньших энергиях.

Если жнергия ?-кванта превышает 1,02 Мэв, становится возможным процесс
образования электрон-позитроновых пар в электрическом поле ядер.
Вероятность образования пар пропорциональна квадрату атомного номера и
увеличивается с ростом h?. Поэтому при h? ~10 Мэв основным процессом в
любом веществе оказывается образование пар.

100

50

0

0,1 0,5 1 2 5 10
50

Энергия ?-лучей ( Мэв )

Обратный процесс аннигиляция электрон-позитронной пары является
источником гамма-излучения.

Для характеристики ослабления гамма-излучения в веществе обычно
пользуются коэффициентом поглощения, который показывает, на какой
толщине Х поглотителя интенсивность I0 падающего пучка гамма-излучение
ослабляется в е раз:

I=I0e-?0x

Здесь ?0 – линейный коэффициент поглощения гамма-излучения. Иногда
вводят массовый коэффициент поглощения, равный отношению ?0 к плотности
поглотителя.

Экспоненциальный закон ослабления гамма-излучения справедлив для узкого
направления пучка гамма-лучей, когда любой процесс, как поглощения, так
и рассеяния, выводит гамма-излучение из состава первичного пучка. Однако
при высоких энергиях процесс прохождения гамма-излучения через вещество
значительно усложняется. Вторичные электроны и позитроны обладают
большой энергией и поэтому могут, в свою очередь, создавать
гамма-излучение благодаря процессам торможения и аннигиляциии. Таким
образом в веществе возникает ряд чередующихся поколений вторичного
гамма-излучения, электронов и позитронов, то есть происходит развитие
каскадного ливня. Число вторичных частиц в таком ливне сначала
возрастает с толщиной, достигая максимума. Однако затем процессы
поглощения начинают преобладать над процессами размножения частиц и
ливень затухает. Способность гамма-излучения развивать ливни зависит от
соотношения между его энергией и так называемой критической энергией,
после которой ливень в данном веществе практически теряет способность
развиваться.

Для изменения энергии гамма-излучения в эксперементальной физике
применяются гамма-спектрометры различных типов, основанные большей
частью на измерении энергии вторичных электронов. Основные типы
спектрометров гамма-излучения: магнитные, сцинтиляционные,
полупроводниковые, кристал-дифракционные.

Изучение спектров ядерных гамма-излучений дает важную информацию о
структуре ядер. Наблюдение эффектов, связанных с влиянием внешней среды
на свойства ядерного гамма-излучения, используется для изучения свойств
твёрдых тел.

Гамма-излучение находит применение в технике, например для обнаружения
дефектов в металлических деталях – гамма-дефектоскопия. В радиационной
химии гамма-излучение применяется для инициирования химических
превращений, например процессов полимеризации. Гамма-излучение
используется в пищевой промышленности для стерилизации продуктов
питания. Основными источниками гамма-излучения служат естественные и
искусственные радиоактивные изотопы, а также электронные ускорители.

Действие на организм гамма-излучения подобно действию других видов
ионизирующих излучений. Гамма-излучение может вызывать лучевое поражение
организма, вплоть до его гибели. Характер влияния гамма-излучения
зависит от энергии ?-квантов и пространственных особенностей облучения,
например, внешнее или внутреннее. Относительная биологическая
эффективность гамма-излучения составляет 0,7-0,9. В производственных
условиях (хроническое воздействие в малых дозах) относительная
биологическая эффективность гамма-излучения принята равной 1.
Гамма-излучение используется в медицине для лечения опухолей, для
стерилизации помещений, аппаратуры и лекарственных препаратов.
Гамма-излучение применяют также для получения мутаций с последующим
отбором хозяйственно-полезных форм. Так выводят высокопродуктивные сорта
микроорганизмов (например, для получения антибиотиков ) и растений.

Современные возможности лучевой теропии расширились в первую очередь за
счёт средств и методов дистанционной гамма-теропии. Успехи дистанционной
гамма-теропии достигнуты в результате большой работы в области
использования мощных искусственных радиоактивных источников
гамма-излучения (кобальт-60, цезий-137), а также новых гамма-препаратов.


Большое значение дистанционной гамма-теропии объясняется также
сравнительной доступностью и удобствами использования гамма-аппаратов.
Последние, так же как и рентгеновские, конструируют для статического и
подвижного облучения. С помощью подвижного облучения стремятся создать
большую дозу в опухоли при рассредоточенном облучении здоровых тканей.
Осуществлены конструктивные усовершенствования гамма-аппаратов,
направленные на уменьшение полутени, улучшение гомогенизации полей,
использование фильтров жалюзи и поиски дополнительных возможностей
защиты.

Использование ядерных излучений в растениеводстве открыло новые, широкие
возможности для изменения обмена веществ у сельскохозяйственных
растений, повышение их урожайности, ускорения развития и улучшения
качества.

В результате первых исследований радиобиологов было установлено, что
ионизирующая радиация – мощный фактор воздействия на рост, развитие и
обмен веществ живых организмов. Под влиянием гамма-облучения у растений,
животных или микроорганизмов меняется слаженный обмен веществ,
ускоряется или замедляется (в зависимости от дозы) течение
физиологических процессов, наблюдаются сдвиги в росте, развитии,
формировании урожая.

Следует особо отметить, что при гамма-облучении в семена не попадают
радиоактивные вещества. Облученные семена, как и выращенный из них
урожай, нерадиоактивны. Оптимальные дозы облучения только ускоряют
нормальные процессы, происходящие в растении, и поэтому совершенно
необоснованны какие-либо опасения и предостережения против использования
в пищу урожая, полученного из семян, подвергавшихся предпосевному
облучению.

Ионизирующие излучения стали использовать для повышения сроков хранения
сельскохозяйственных продуктов и для уничтожения различных
насекомых-вредителей. Например, если зерно перед загрузкой в элеватор
пропустить через бункер, где установлен мощный источник радиации, то
возможность размножения насекомых-вредителей будет исключена и зерно
сможет храниться длительное время без каких-либо потерь. Само зерно как
питательный продукт не меняется при таких дозах облучения. Употребление
его для корма четырех поколений экспериментальных животных не вызвало
каких бы то ни было отклонений в росте, способности к размножению и
других патологических отклонений от нормы.



Версия для печати


Неправильная кодировка в тексте?
В работе не достает каких либо картинок?
Документ отформатирован некорректно?

Вы можете скачать правильно отформатированную работу
Скачать реферат