ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Особенности взаимодействия ионизирующих излучений с веществом из "Введение в радиационную химию" Ионизирующие излучения при прохождении через среду передают ей всю свою энергию или часть ее. Процессы, в результате которых происходит поглощение энергии веществом, весьма сложны. [c.13] Детально этот вопрос рассмотрен во многих работах (см., например, [2—5]). Здесь будут кратко изложены лишь основные особенности этих процессов. [c.13] Заряженные частицы при прохождении через вещество теряют свою энергию в результате различных процессов. В случае тяжелых заряженных частиц (протоны, дейтроны, а-частицы и т. д.) в диапазоне энергий, используемых в радиационной химии, потери энергии обусловлены главным образом упругими столкновениями с электронами атомов среды. Возможны также потери энергии на излучение и рассеяние. [c.13] Значительно сложнее процессы взаимодействия электронов высокой энергии с веществом. Эти процессы можно разделить на два типа [4] 1) неупругое рассеяние (ионизация и тормозное рентгеновское излучение) и 2) упругое рассеяние (отклонение частицы полями электронов атома и ядра без потери энергии). [c.13] очевидно, не зависит от плотности. В качестве единицы измерения ш5 служит кэв-см /мг. На рис. 2 приведена зависимость массовой тормозной способности некоторых материалов для быстрых электронов от их энергии. [c.14] Расстояние, которое может пройти заряженная частица данной энер--ГИИ в какой-либо среде (называемое длиной пробега частицы), определяется тормозной способностью. [c.15] Длина пробега зависит от вида частицы, ее энергии и природы среды. Например, для а-частиц пробег в воздухе составляет 2—8 см. а в воде 20—40 мк. [c.15] Рентгеновские и у-лучн теряют свою энергию в результате трех основных процессов фотоэлектрического поглощения (фотоэффект), комптоновского рассеяния (комптоновский эффект) и образования пар. Схематически эти процессы показаны на рис. 4. [c.15] Относительный вклад каждого из этих процессов в общее поглощение зависит от энергии излучения и природы среды. Фотоэффект доминирует при низких энергиях, комптоновский эффект при средних энергиях и эффект образования пар — при высоких энергиях фотонов. Для материалов с низким атомным номером (см. стр. 337), которые наиболее часто используются в радиационной химии, и энергией излучения от нескольких килоэлектронвольтов до 2Мэв поглощение в основном обусловлено комптоновскими электронами. [c.16] Рассмотрим более подробно, каким образом происходит поглощение энергии рентгеновских и 7-лучей. Возьмем узкий монохроматический пучок рентгеновских или у-лучей, падающих на прибор-детектор, измеряющий интенсивность (рис. 5). [c.16] Если между этим прибором и источником излучения находится какой-либо поглотитель толщиной Ах, помещенный в пучок, то интенсивность пучка вследствие различного рода взаимодействия фотонов с материалом поглотителя уменьшится на величину А/, г т. е. [c.17] Оз/р —массовый коэффициент рассеяния, характеризующий энергию рассеянного фотона при комптоновском эффекте. [c.18] При высоких энергиях рентгеновских и -лучей могут происходить фотоядериые реакции — в основном типа (у, Например, для С 2 пороговая энергия этой реакции равна 18,6 Мэв, для О 15,6 Мэв и для РЬ 7,9 Мэв [3]. Однако вклад фото-ядерных реакций в общее поглощение энергии средой весьма незначителен и в большинстве случаев его можно не учитывать. [c.19] Таким образом, при прохождении рентгеновских и у-лучей через вещество главным процессом является образование вторичных электронов, которые и производят химическое действие. [c.19] Нейтроны, будучи электронейтральными частицами, не могут произвести ионизацию. Они взаимодействуют в основном с ядрами атомов. При этом могут происходить следующие процессы [7, 8] упругое рассеяние, неупругое рассеяние, расщепление ядер с испусканием заряженных частиц (протонов, а-частиц и т. п.), деление ядра и радиационный захват. [c.19] Характер взаимодействия нейтронов с веществом определяется в первую очередь их энергией. Однако до настоящего времени не имеется какой-либо общепринятой классификации нейтронов по энергиям. В табл. 2 в качестве примера приведена классификация нейтронов, данная Р. Егером [9]. [c.19] При неупругом рассеянии возникает ядро отдачи, находящееся в возбужденном состоянии. Переход его в основное состояние сопровождается испусканием одного или нескольких у-ивантов. [c.21] Для медленных нейтронов характерным является процесс их захвата ядрами атомов. Этот процесс приводит к возникновению неустойчивого ядра, претерпевающего превращение с испусканием в большинстве случаев у-лучей. Примерами таких превращений могут служит реакции Н (л, у) О С1 , (п, у) С1 Ср7(п, у)СР8 Ыа23(п, у)Ма2 рз ( . у)Р Са п, у)Са 5 др. При поглощении нейтронов легкими ядрами может происходить также образование заряженных частиц. [c.21] В радиационной химии широко используют ядерные реакции с участием тепловых нейтронов Li (п, а) Т и В ° (п, а) Lii , которые имеют весьма большое сечение. Образующиеся при этом а-частицы и атомы отдачи производят ионизацию и возбуждение молекул среды. [c.21] Деление сопровождае гся освобождением нейтронов, у-излучени-ем и радиоактивным излучением осколков. [c.22] Вернуться к основной статье