Ионизирующее излучение
Понятие ионизирующего излучения (ИИ), его основные виды (фотонное и корпускулярное). Характеристика воздействия ИИ с веществом. Характеристика корпускулярного ИИ, глубина его проникновения, протонные пучки. Потоки отрицательно заряженных частиц.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | реферат |
Язык | русский |
Дата добавления | 27.10.2014 |
Размер файла | 70,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Дисциплина: Физика
Реферат по теме: Ионизирующее излучение
Выполнил студент: Магамадов Мухаммад Шааранович
Группа: 190
ПСПБГМУ Им. Акад. Павлова
17.12.2013
I. Ионизирующее излучение (ИИ) - это поток частиц и электромагнитных квантов (фотонов), взаимодействие которых с любым веществом независимо от его химического состава и агрегатного состояния, приводит к ионизации атомов и молекул.
Различают непосредственно ионизирующее излучение, т.е. излучение, состоящее из заряженных частиц, имеющих кинетическую энергию, достаточную для ионизации при столкновении с атомами среды. Косвенно ионизирующее излучение - состоит из незаряженных частиц, которые могут создавать непосредственно ионизирующее излучение и/или вызывать ядерные превращения.
Виды ИИ
1) Фотонное ИИ - включает гамма-излучение радиоактивных изотопов, характеристическое и тормозное рентгеновское излучение.
2) Корпускулярное ИИ - это потоки положительно заряженных частиц (протонов, дейтронов, альфа-частиц и ядер радиоактивных элементов, образующихся в результате ядерных превращений), потоки отрицательно заряженных частиц (бета-излучение, потоки ускоренных электронов) и потоки нейтральных частиц (нейтронов).
II. Характеристика взаимодействия ИИ с веществом.
1) Средняя удельная ионизация (S) - среднее число пар ионов, образованных на единице длины пробега частицы (обычно на 1 см).
2) Линейная передача энергии (ЛПЭ) - энергия, переданная частицей веществу, отнесенная к единице длины пробега (ЛПЭ=dE/dl)
3) В результате взаимодействия ИИ с веществом энергия ионизирующих частиц уменьшается до тех пор, пока она становится соизмеримой с энергией теплового движения молекул. При этом частицы проходят определенный путь в веществе, с которым они взаимодействуют. Этот путь характеризуется средней длиной свободного пробега в данном веществе R ионизирующий излучение корпускулярный протонный
Все эти величины связаны между собой. Чем больше S, тем больше величина ЛПЭ и тем меньше R. Они зависят от массы, заряда, энергии частицы и свойств вещества поглотителя.
III. Корпускулярное ИИ - это потоки положительно заряженных частиц. К этому виду излучения относятся альфа-частицы, протоны, дейтроны, тяжелые ядра и их осколки. Эти частицы характеризуются наибольшей массой и зарядом по сравнению с другими вилами ИИ. Их траектории прямолинейны, поэтому длина траектории и средняя длина свободного пробега равны между собой (R=R).
Глубина проникновения.
Ионизация, создаваемая положительно заряженными частицами, неравномерна вдоль трека частицы. Средняя удельная ионизация возрастает вдоль пути частицы, образуя в конце пробега так называемый «пик Брэгга» (рис. 1). Плотность ионизации в области пика в сотни раз превышает плотность в начале пути. Это объясняется тем, что, замедляясь, «тяжелые» частицы взаимодействуют с веществом со значительно больше вероятностью.
Положение пика Брэгга зависит от энергии частиц - чем больше энергия, тем на большей глубине он локализован. Рассмотрим некоторые основные типы излучения, относящиеся к данному классу.
Рисунок 1. Кривая пика Брэгга
Альфа-излучение возникает в результате альфа-распада ряда радиоактивных элементов. Указанный вид распада характерен для тяжелых ядер. Схема распада имеет следующий вид:
Конкретные примеры реакций альфа-распада:
Энергетический спектр альфа-частиц - линейчатый. Энергия практически постоянна для данного альфа-активного изотопа и находится в пределах от 4 до 9 МэВ. Длина свободного пробега альфа-частицы в воздухе составляет несколько сантиметров, а в мышечной ткани ~10^-3 см. Это определяет относительно малую радиационную опасность альфа-частиц при наружном облучении.
Протонные пучки (поток ускоренныз протонов - ). Наличие пика Брэгга и возможность «управления» его локализацией на поределенной глубине создает благоприятные возможности для использования протонных пучков высоких энергий в лучевой терапии. В настоящее время существуют различные устройства, с помощью которых из плазменного шнура, горящего в водородной атмосфере, «извлекаются» свободные от электронов ядра водорода - протоны. Они ускоряются в циклических ускорителях, приобретая требуемую и регулируемую энергию.
Основные преимущества использования протонных пучков:
- формирование нерасходящихся пучков
- возможность подведения необходимого кол-ва энергии на любую заданную глубину, соотв. Зоне Брэгга.
При этом ткани практически не повреждаются. Участок зоны Брэгга для протонов мал, но использование пучка с различными энергиями позволяет охватить весь очаг поражения.
IV. Потоки отрицательно заряженных частиц
К этому виду излучения относятся бета-излучение радиоактивных изотопов, потоки ускоренных электронов и П-мезоны. Основной вид взаимодействия с веществом - ионизация атомов и молекул. При торможении быстрых электронов (в том числе и бета-частиц) в поле ядра возникает тормозное фотонное излучение.
Бета-излучение - это излучение, возникающее в результате внутриядерных превращений нейтронов и протонов.
Распад ядер, сопровождающийся испусканием электронов, является наиболее интересных видом бета-распада для медико-биологических процессов.
Общая схема распада:
Конкретные примеры реакций бета-распада:
Где v - обозначение антинейтрино. В отличие от альфа-частиц, бета-частицы характеризуются непрерывным энергетическим спектром. Для любых электронов характерным является их рассеяние на атомах поглощающего вещества. Траектория электронов вследствие рассеяния на электронах атомов представляет собой ломаную линию. По отношению к электронам можно говорить о средней длине свободного пробега (R).
Проникающая способность бета-частиц на два порядка выше, чем у альфа-частиц. В воздухе она составляет несколько метров, в мышечных тканях ~10 миллиметров. Бета-активные препараты используются чаще всего при лечении злокачественных опухолей, локализация которых позволяет обеспечить непосредственный контакт с этими препаратами. Значительно реже они используются для диагностики. Их локализация в теле человека обнаруживается экспериментально по тормозному излучению, возникающему в результате взаимодействия электронов с атомными ядрами облучаемого вещества.
Электронные пучки высоких энергий. С помощью современных ускорителей создаются электронные пучки с энергией до 15-50 МэВ, обладающие большой проникающей способностью.
Рисунок 2. Ионизация тканей электронным пучком.
Средняя длина свободного пробега таких электронов достигает в биологических тканях 10-20 см. Электронный пучок, поглощаясь в тканях, создает дозное поле, отличающее этот вид излучения от других. Максимум ионизации при этом образуется вблизи поверхности тела и удерживается на расстоянии, равно от трети до половины величины среднего пробега электронов.
Размеры зоны максимума напрямую зависят от величины энергии излучения. За пределами максимума происходит быстрый спад дозы. Электронный пучок с энергией до 5 МэВ используется при лечении поверхностных злокачественных новообразований, а с энергией от 20-50 МэВ - глубоко расположенных.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Характеристика корпускулярного, фотонного, протонного, рентгеновского видов излучения. Особенности взаимодействия альфа-, бета-, гамма-частиц с ионизирующим веществом. Сущность комптоновского рассеивания и эффекта образования электронно-позитронной пары.
реферат [83,8 K], добавлен 08.11.2010Ускорители заряженных частиц как устройства, в которых под действием электрических и магнитных полей создаются и управляются пучки высокоэнергетичных заряженных частиц. Общая характеристика высоковольтного генератора Ван-де-Граафа, знакомство с функциями.
презентация [4,2 M], добавлен 14.03.2016Взаимодействие заряженных частиц и со средой. Детектирование. Определение граничной энергии бета-спектра методом поглощения. Взаимодействие заряженных частиц со средой. Пробег заряженных частиц в веществе. Ядерное взаимодействие. Тормозное излучение.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 06.02.2008История открытия рентгеновского излучения. Источники рентгеновских лучей, их основные свойства и способы регистрации. Рентгеновская трубка, ускорители заряженных частиц. Естественная и искусственная радиоактивность. Применение рентгеновского излучения.
презентация [427,3 K], добавлен 28.11.2013Длина электромагнитных волн рентгеновского излучения, его виды и их характеристика. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом. Основные виды рентгенодиагностики. Естественная и искусственная радиоактивность. Виды радиоактивного распада.
презентация [2,4 M], добавлен 30.09.2013Сведения о радиоактивных излучениях. Взаимодействие альфа-, бета- и гамма-частиц с веществом. Строение атомного ядра. Понятие радиоактивного распада. Особенности взаимодействия нейтронов с веществом. Коэффициент качества для различных видов излучений.
реферат [377,6 K], добавлен 30.01.2010Строение вещества, виды ядерных распадов: альфа-распад, бета-распад. Законы радиоактивности, взаимодействие ядерных излучений с веществом, биологическое воздействие ионизирующего излучения. Радиационный фон, количественные характеристики радиоактивности.
реферат [117,7 K], добавлен 02.04.2012Природа и виды ионизирующих излучений. Взаимодействие электронов с веществом. Торможение атомных ядер. Зависимость линейного коэффициента ослабления гамма-излучения в свинце от энергии фотонов. Диффузия в структуре полупроводник-металл-диэлектрик.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 12.04.2012Ускорители заряженных частиц — устройства для получения заряженных частиц больших энергий, один из основных инструментов современной физики. Проектирование и испытание предшественников адронного коллайдера, поиск возможности увеличения мощности систем.
реферат [685,8 K], добавлен 01.12.2010Виды и происхождения радиации, понятие радиоактивности, ионизирующего излучения и периода полураспада. Классификация радиационных загрязнений, простейшие способы их обнаружения и исследования. Основные методы разделения типов излучения в полевых условиях.
реферат [16,8 K], добавлен 25.12.2010Электромагнитное излучение как распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния) электромагнитного поля, его виды. Применение радиоволн, инфракрасного излучения. Распространение и краткая характеристика электромагнитного излучения.
презентация [2,6 M], добавлен 31.03.2015Природа и источники ионизирующего излучения, его физические свойства, воздействие на окружающую среду и гигиеническое нормирование. Наведенная радиоактивность, радиоактивный распад. Методы измерения ионизирующих излучений и измерительная техника.
курсовая работа [582,7 K], добавлен 28.01.2014Энергетический спектр как распределение частиц ионизирующего излучения по энергии. Классификация и типы спектров излучений: дискретные (линейчатые) и непрерывные. Определение истинного энергетического спектра Ф(Е) по измеренному распределению импульсов.
лабораторная работа [47,0 K], добавлен 01.11.2015Типы ионизирующих излучений. Единицы измерения доз и радиации. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом. Расчет дозных распределений. Дозиметрия при имплантации источников. Разработка программного обеспечения для расчета изодозных полей.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 18.07.2014Фотон как основная частица электромагнитного излучения, его свойства и схема движения. Характеристика спектров испускания. Взаимодействие фотонов электромагнитного излучения с веществом, поглощение света. Особенности человеческого цветовосприятия.
контрольная работа [740,3 K], добавлен 25.01.2011Динамика частиц, захваченных геомагнитным полем, ее роль в механизме динамики космического изучения в околоземном пространстве. Геометрия радиационных поясов Земли. Ускорение частиц космического излучения. Происхождение галактических космических лучей.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 24.06.2015Строение и конструкция реакторной установки РБМК-1000. Запорно-регулирующий клапан. Перегрузка топлива в реакторах РБМК. Механизмы для подъема и опускания ТВС. Тепловыделяющая кассета РБМК-1000. Конструкция защиты от ионизирующего излучения ректора.
курсовая работа [1023,3 K], добавлен 11.08.2012Лазер и его классификация. Лазерное излучение и его особенности, типы и характер воздействия, особенности действия на организм человека. Факторы лазерного излучения. Обеспечение лазерной безопасности, методы защиты от данного типа излучения на сегодня.
реферат [29,6 K], добавлен 13.07.2011Понятие, свойства и источник инфракрасного, ультрафиолетового, рентгеновского излучения. Положительные и отрицательные воздействия ультрафиолетового излучения. Свойства, функции и применение рентгеновских лучей в медицине, аэропортах и промышленности.
презентация [221,7 K], добавлен 26.01.2011Физические основы метода гамма-гамма каротаж. Его виды, преимущество и применение. Взаимодействия квантов с веществом. Измерение характеристик рассеянного гамма-излучения, возникающего при облучении горных пород внешним источником гамма-излучения.
презентация [146,3 K], добавлен 23.03.2015