Взаимодействие ядерного излучения с веществом

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) основана на взаимодействии электромагнитного излучения с энергией 10 — 10 эВ с помещенным в постоянное магнитное поле веществом, содержащим атомы элементов, ядра которых обладают спином =4 . Такими ядрами являются ядра атомов водорода Н, углерода ЧЗ, фтора Р, фосфора и некоторых других элементов с нечетным массовым числом. Наибольшее распространение получила спектро- [c.283]

Для понимания действия радиоактивных излучений необходимо в первую очередь рассмотреть взаимодействие ядерного излучения с органическим веществом. Передача энергии излучения, проходящего через любой материал, зависит от типа излучения, его энергии и природы поглощающего вещества. Энергия передается веществу небольшими порциями бурные процессы взрывного характера редки. Следовательно, скорость передачи энергии изменяется по траектории излучения. После прохождения ядерного излучения через органические вещества образуется смесь ионов, свободных радикалов и возбужденных молекул или атомов. Все эти активные формы способны к дальнейшим реакциям как друг с другом, так и с исходным веществом, ведущим к химическим изменениям в нем. [c.52]

Как отмечено было ранее, при взаимодействии ядерного излучения с веществом преобладающим процессом является взаимодействие излучения с электронами атомных оболочек. При этом состояние электронов в атоме (химическая связь) имеет второстепенное значение. [c.319]

В первой части Справочника даны понятия и определения радиоактивности, приведены основные законы радиоактивного распада и взаимодействия ядерного излучения с веществом, принципы детектирования, дозиметрии и защиты от ядерных излучений, сведения о радиотоксичности радионуклидов, рассмотрены вопросы обеспечения радиационной безопасности. Приведены также таблицы, в которых представлены ядерно-физические свойства для большинства радионуклидов. [c.2]

Взаимодействие ядерного излучения с веществом [c.304]

Книга состоит из пятнадцати глав. Одиннадцать из них посвяш,ены основным характеристикам атомных ядер, радиоактивному распаду, ядер-ным реакциям, взаимодействию ядерных излучений с веществом, получению ядерной энергии и представляют собой как бы учебник ядерной физики для химиков. Эти главы написаны достаточно просто, без математических выкладок и в то же время на хорошем и вполне современном теоретическом уровне. В качестве примера следует указать на гл. IX Ядер-ные модели , в которой четко и наглядно характеризуются основные положения оболочечной и обобщенной моделей и роль парных корреляций нуклонов, и гл. X Ядерные реакции , содержащую сжатое, но вполне ясное изложение представлений об оптической модели, о механизме реакций, идущих через образование компаунд-ядра и путем прямых ядерных взаимодействий. [c.5]

Характер взаимодействия ионизирующего излучения е веществом определяется параметрами частиц и свойствами вещества. При взаимодействии заряженных частиц со средой основной причиной потерь энергии являются столкновения с атомами (электронами и ядрами), приводящие к ионизации и многократным рассеяниям. Потеря энергии электронами происходит также в результате радиационного торможения, а для тяжелых частиц (протон, а-частица) - потенциального рассеяния на ядрах и ядерных реакций. При взаимодействии 7-излуче ния со средой потеря энергии объясняется Комптон-эффектом (рассеяние 7-кванта на электронах), фотоэффектом (поглощение у-кванта с передачей энергии электрону), образованием электронно-позитронных пар (при энергиях V-квантов 1,02 МэВ) и ядерных реакций (при 10 МэВ). [c.107]

Хотя механизмы взаимодействия электромагнитного излучения с веществом в ультрафиолетовой, инфракрасной областях и области ядерного магнитного резонанса существенно отличаются друг от друга, в любом случае происходит поглощение молекулой определенного количества энергии. [c.10]

Внедрение после второй мировой войны современных физических методов исследования структуры радикально изменило ситуацию. В первую очередь это так называемые спектроскопические методы, основанные на взаимодействии электромагнитного излучения с исследуемым веществом. К этим методам прежде всего относятся инфракрасная и ультрафиолетовая спектроскопия, а также спектроскопия ядерного магнитного ре- [c.22]

В нейтронографии используют дифракцию медленных (тепловых) нейтронов. Так называют замедленные нейтроны, находящиеся в тепловом равновесии с ядрами замедлителя. При обычной температуре наиболее вероятная энергия тепловых нейтронов составляет около 0,025 эВ. Источником тепловых нейтронов обычно служит тепловая колонна ядерного реактора. Для нейтронографических исследований используют мощные источники нейтронов — высокопоточные ядерные на медленных нейтронах и импульсные реакторы. Возможности нейтронографии расширяются с усовершенствованием методов получения и детектирования нейтронных потоков, точного измерения их энергии до и после взаимодействия с исследуемым веществом, разложения нейтронного излучения в спектр по энергии. [c.205]

Взаимодействие между ядерным излучением и веществом также вызывает ряд специфических проблем, как теоретических, так и практических. Это взаимодействие в преобладающей степени сводится к возбуждению электронов в молекулах поглощающего вещества и удалению электронов, или ионизации этих молекул. Электромагнитная радиация удаляет электроны из молекул в результате столкновений, поэтому она эквивалентна облучению [c.115]

Фотографические методы регистрации излучения могут применяться и при изучении очень слабой радиоактивности. Так, проводя микроскопическое изучение фотоэмульсии под микроскопом, можно вывести заключение о характере процессов, происходящих при столкновении частиц, ядер атомов, о взаимодействии космического излучения с веществом и т. п. Метод толстослойных эмульсий в основном применяется в ядерной физике. [c.116]

В основе изменений, происходящих в смазочных материалах под воздействием ядерных излучений, лежат физические процессы взаимодействия излучения с веществом. Сущность этих процессов заключается в передаче энергии от ядерных частиц атомам и молекулам смазочного материала. При этом величина энергии, передаваемой в элементарных актах взаимодействия, зависит как от типа излучения, так и от химического состава облучаемого смазочного материала. [c.237]

При включении радиочастотного поля происходят переходы с нижнего уровня на верхний (поглощение) и обратно (спонтанное испускание) (см. рис. 5.30). Если вероятности обоих процессов одинаковы, то должно возникнуть быстрое насыщение уровней (выравнивание населенностей обоих уровней) и поглощение прекратится. Это, однако, не наблюдается в реальном веществе. Очевидно, что в системе спинов должен происходить процесс, позволяющий спинам отдавать свою энергию без излучения. Это — релаксационный процесс, непрерывно возвращающий систему спинов в равновесное состояние, которому отвечает распределение Больцмана. Он происходит вследствие взаимодействия ядерных спинов с решеткой, т. е. с окружающими данное ядро другими ядрами в веществе, находящимися в состоянии теплового движения. [c.336]

При взаимодействии радиоактивного излучения с веществом обязательным процессом является взаимодействие излучения с электронами атомных оболочек. При этом возможно частичное поглощение излучения, его рассеяние и отражение. Методы анализа, основанные на измерении абсорбции или изменении направления ядерного излучения в результате взаимодействия с веществом, хотя и не универсальны, но в ряде случаев могут быи. полезны, особенно при определении одного из компонентов бинарной смеси. В зависимости от типа излучения различают у -абсорбционный, Р -абсорбционный и нейтронно-абсорбционный методы. Кроме того, следует упомянуть методы, основанные на отражении уЗ-частиц и на замедлении нейтронов. Существуют и другие методы [c.381]

Чтобы избежать вредного действия ядерных излучений на организм при работе с радиоактивными изотопами, необходимо иметь представление о процессах взаимодействия излучения с веществом и основах дозиметрии. [c.10]

Рассматриваемые ниже разновидности ядерно-физических методов радиометрия и ЯМР (ядерно-магнитный резонанс) — сложнее тем, что основаны на регистрации явлений, связанных со специфическими свойствами ядер элементов. Различие между ними состоит в том, что в первом случае необходимые сведения о концентрации интересующего нас вещества получают по изменению интенсивности или энергии частиц ядерного излучения, а во втором — определяемое вещество дает о себе знать по поведению в магнитном поле входящих в него ядер. Оба метода широко используют для исследования строения молекул, кинетики межатомных и межмолекулярных взаимодействий и т. д. Для аналитических целей, в частности для определения влажности химических веществ, указанные методы используются реже. Объясняется это, с одной стороны, особой спецификой проведения радиометрических работ, с другой — малой доступностью соответствующей аппаратуры для аналитических лабораторий. Кроме того, многие из ядерно-физических методов недостаточно специфичны по отношению к воде, а в некоторых случаях — малочувствительны. [c.177]

Нейтронное излучение — это ноток нейтронов. Поскольку нейт )Опы не имеют электрического заряда, они свободно взаимодействуют с ядрами атомов, вызывая ядерные реакции. Проникающая способность нейтронов зависит от их энергии и состава атомов вещества, с которыми оии взаимодействуют. [c.53]

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) основана на взаимодействии электромагнитного излучения с энергией 10 — —10 эВ с помещенным в постоянное магнитное поле веществом, содержащим атомы элементов, ядра которых обладают спином /=V2- [c.246]

В гл. I излагаются минимально необходимые сведения по ядерной физике и рассматриваются основные вопросы взаимодействия различных типов ядерных излучений с веществом. В гл. II описываются источники ионизирующих излучений и рассматриваются возможности их использования в радиационнохимических целях. Основное внимание здесь уделено генератору Ван-де-Граафа, линейному ускорителю и радиоактивным источникам, получаемым с помощью ядерного реактора. Гл. III посвящена вопросам [c.3]

Учение о радиоактивности, строении атомного ядра, ядерных превращениях и взаимодействии ядер и ядерного излучения с веществом составляет один из важнейших разделов науки. [c.5]

Нейтроны сами не производят ионизации в окружающей среде, и их определяют по взаимодействию с ядрами вещества. Поглощенную дозу нейтронного излучения можно рассчитать, если известно число нейтронов и их распределение по энергиям. Обсуждение методов определения этих величин не входит в задачи этой книги. Они уже детально описаны во многих работах по ядерной физике и технологии реакторов [26—28]. [c.92]

В настоящее время для регистрации ядерных излучений применяют весьма разнообразные детекторы, действие которых основано на различных явлениях, сопровождающих взаимодействие излучения с веществом ионизация газов (ионизационные камеры и газоразрядные счетчики), ионизация твердых тел (кристаллические счетчики), возбуждение флуоресценции неорганических и органических веществ (сцинтилляционные счетчики), химические реакции, тепловой эффект, фотографическое действие и т. д. [c.43]

Многие нестабильные радикалы могут быть захвачены в твердых телах в таком состоянии они дают очень интересные спектры ЭПР. Радикалы могут быть получены при облучении ультрафиолетовым светом, бомбардировке электронами или действии ядерного излучения. Иногда радикалы замораживают в стеклах, матрицах редких газов или в поликристаллических порошках, но до сих пор наилучшие результаты получены с монокристаллами. Радикалы почти всегда правильно ориентируются относительно осей кристалла. Это создает возможность измерения анизотропных магнитных взаимодействий исследованием угловой зависимости положения линий спектра. Хотя наличие тензоров анизотропии усложняет анализ и интерпретацию спектров по сравнению со спектрами веществ в растворах, результаты дают более ценную информацию [c.134]

С появлением источников ядерных излучений образовалась новая область химической науки — радиационная химия, предметом изучения которой являются процессы взаимодействия излучений больших энергий с веществом и сопутствующие этим процессам химические реакции. [c.85]

Все виды ядерных излучений — как корпускулярные, так и электромагнитные — могут быть обнаружены только в результате их взаимодействия с веществом. Если это взаимодействие мало, как, например, в случае нейтрино, то излучение остается незамеченным. Для понимания методов и принципа действия приборов, используемых для обнаружения, измерения и исследования ядерных излучений, необходимо уяснить, каким образом излучение взаимодействует с веществом. [c.92]

Краткий обзор более ранних теоретических представлений и экспериментальных данных о взаимодействии ядерных излучений с веществом имеется в книге Резерфорда, Чэдвика и Эллиса [22]. [c.153]

Проходя через вещество, ядерное излучение взаимодействует с атомами (молекулами), электронами и ядрами. Характер взаимодействия зависит от вида и энергии излучения, а также от свойств поглощающего вещества. Взаимодействие заряженных частиц и у-квантов с ядрами существенно только при высоких энергиях и больших потоках частиц или у-квантов. Для обычно применяемых радиоактивных изотопов, используемых к тому же в индикаторныгс количествах, вероятность процессов взаимодействия ядерного излучения с ядрами среды невелика. Поэтому энергия излучения расходуется главным образом на взаимодействие с электронами (в частности, со связанными электронами — в этом случае говорят о взаимодействии излучения с атомами или молекулами среды). [c.26]

Этот новый ВИД спектроскопии твердых тел может дать химику полезную информацию о непосредственном окружении ядра, т. е. об его электронных оболочках. Однако этим методом можно исследовать не слишком легкие ядра (в настоящее время ядра тяжелее, чем К). Смещение резонансных линий, связанное с различными видами химической связи между атомами излучателя (или, наоборот, поглощающего излучения вещества), называют изомерным смещением , соответственно химическим смещением (открыто на атомах железа). Это смещение происходит в результате взаимодействия с 5-электронами. Расщепление спектральных линий, связанное с взаимодействием между электрическим ядерным квадрупольным моментом (разд. 4.2) и орбитальным моментом р- и -электронов, называют квадрупольным расщеплением. Тем самым становится возможным отдельно исследовать распределение 5-, р- и -электронов. Большие успехи были достигнуты, например, при исследовании соединений железа и олова методом мёссбауэров-ской спектроскопии. [c.129]

При взаимодействии радиоактивного излучения с веществом происходят процессы ионизации и возбуждения атомов и молекул. Фотоны и частицы с достаточно высокой энергией могут вызвать ядерные реакции. Однако преобладающий процесс — взаимодействие излучения с электронами атомных оболочек и электрическим полем атомного ядра. При подобном взаимодействии частицы или фотоны теряют энергию или часть ее. Некоторые столкновения приводят к изменению направления движения частицы. Это значит, что радиоактивное излучение абсорбируется и рассеивается веществом. Указанные процессы взаимодействия положены в основу методов обнаружения а-, Р- и у-излучения. На этом же принципе основаны методы радиометрического анализа веществ без их разру шения [1,2, 6]. [c.304]

В бесконечном пространстве Вселенной из вещества, выброшенного ири взрывах и измененного в процессах радиоактивного распада и взаимодействия с излучением, в определенных условиях снова образуются звездные тела — звезды следующего поколения. В звездах этого тина содержание тяжелых элементов больше, чем в веществе, из которого они образовались. Эволюция их состава также связана с протеканием ядерных процессов, аналогичным описанным. С каждым новым поколением звезды все более обогащаются тяжелыми элементами. Мировое вещество находится в вечном движении, разрушении и обновлении. В свете этих представлений Солнце является звездой третьего поколения. Выделяемая им энергия отвечает процессам азотно-углеродного цикла, приводящего к накоплению гелия. На рис. 183 показаны этаиы зволюиии звезды. [c.427]

В структурных исследованиях измеряют интенсивность рассеяния в зависимости от угла рассеяния. Распределение интенсивности зависит от структурных параметров. Однако имеется определенная специфика в использовании дифракционных методов, обусловленная различной природой взаимодействия реитеновского излучения, электронов и нейтронов с веществом. Рентгеновские лучи рассеиваются электронами атомов и молекул, пучки электр01 0в — электрическим полем, создаваемым ядрами и электронами, а пучки нейтронов— ядерными силами. Интенсивность рассеяния, просуммированная по всем направлениям, характеризует рассеивающую способность атома к данному виду излучения. Для рассеивающих способностей атомов в рентгенографии, электронографии и нейтронографии имеет место следующее соотнощение /р /з /цЛ 1 10 Ю" . Максимальное рассеяние, характерное для пучка электронов, объясняет широкое использование электронографии для изучения тонких пленок толщиной 10 ... 10 см и строения молекул в газовой фазе, а также обусловливает относительно малые экспозиции. Рентгеновские лучи и пучки нейтронов используют для исследования конденсированной фазы веществ, т. е. макроскопических объектов, толщиной в доли миллиметров в рентгенографии и несколько миллиметров в нейтронографии. [c.10]

Общей чертой радиоаналитических методов является количественное определение веществ путем измерения ядерного и характеристического рентгеновского излучения. Здесь имеется в виду излучение, испускаемое самим исследуемым веществом, либо его радиоизотопом, искусственно привнесенным или возникшим в результате активации, а также излучение как результат взаимодействия с исследуемым веществом (отражение, поглощение, рассеяние). [c.289]

Природа взаимодействия столь различающихся по энергии квантов с веществом принципиально неодинакова. Так, излучение уквантов связано с ядерными процессами, излучение квантов в рентгеновском диапазоне обусловлено электронными переходами во внутренних электронных слоях атома, испускание квантов УФ- и видимого излучения или взаимодействие вещества с ними — следствие перехода внешних валентных электронов (сфера оптических методов анализа), поглощение ИК- и микроволновых квантов связано с переходом между колебательными и вращательными уровнями молекул, а излучение в ра-диоволновом диапазоне обусловлено переходами с изменением ориентации спинов электронов или ядер атомов. Для решения разнообразных задач наибольшее значение имеют спектральные методы анализа, оперирующие с излучением рентгеновского, оптического, ИК- и радиоволнового диапазонов. В данном практическом руководстве по физико-химическим методам анализа рассматриваются оптические методы, которые традиционно делятся па оптическую атомную и оптическую молекулярную спектроскопию. В первом случае аналитические сигналы в области спектра от 100 до 800 нм являются следствием электронных переходов в атомах, во втором — в молекулах. [c.7]

Кроме рассмотренных в гл. I путей образования электронно-возбужденных частиц в первичных процессах взаимодействия с быстрыми частицами или электромагнитным ядерным излучением, они могут также возникать во вторичных процессах химического взаимодействия ионов, атомов и радикалов между собой и с молекулами. Образование электронно-возбужденных частиц — довольно частое явлегсие при химических реакциях. Оно проявляется, в частности, в яглениях люминесценции реагирующих веществ. Исследования [c.64]

Непосредственная накачка в полосы поглощения, соответствующие расщепленным в магнитном поле спиновым ядерным моментам, для создания эффекта стимулированного излучения в радиодиапазоне (разерный эффект) при инверсии паселенностей этих уровней является малоэффективным процессом. Однако существует эффект Оверхаузера [, 3U(i , при котором имеет место взаимодействие ядерных и электронных спинов и насыщение электронного спинового перехода сильным сигналом с последующей релаксацией может приводить к значительному изменению населенности ядерных спиновых уровней. При этом электронный спиновый переход играет роль перехода накачки, значительно инвертируя населенности ядерных уровней. В связи с тем, что расщепление электронных спиновых уровней возможно только в парамагнитных веществах (ЭПР), представляющих собой примесные парамагнитные кристаллы или растворы парамагнитных веществ, накачка ядерных уровней возможна лишь в парамагнитных веществах (соединения переходных металлов, свободные радикалы и т. д.). С другой стороны, в противоположность мазерпым веществам, рабочее вещество в эффекте Оверхаузера должно иметь спин ядра, отличный от пуля. В противном случае не будет расщепления ядерного основного уровня. [c.73]

Так как у нейтронов нет электрического заряда, то они тормозятся главным образом в результате ядерных взаимодействий. Поэтому детектирование нейтронов основывается на вторичных эффектах. Почти все процессы взаимодействия нейтронов с веществом, рассмотренные в главе П, могут служить основой измерительной техники. Если удается вызвать реакции (п, а), (п, р), (п, V) или, ( , деление ядра), то задача после этого сводится к тому, чтобы определить выход реакции и продетектиро-вать вторичное излучение. Другой способ состоит в том, чтобы получить под действием нейтронов радиоактивные изотопы, которые можно обнаружить затем но характеристическому излуче- [c.122]

При прохождении фотонов через среду возможны следующие процессы взаимодействия с веществом фотоэлектрический эффект, компто-новское (некогерентное) рассеяние, образование электронно-позитрон-ных пар, томпсон-рэлеевское (когереятное) рассеяние, флуоресценция, тормозное излучение, аннигиляционное излучение, когерентное излучение на молекулах, потенциальное (дельбруковское) рассеяние, томпсоновское рассеяние на ядрах, ядерное резонансное рассеяние, ядерный фотоэффект [33]. Наиболее важными для технологии являются первые три явления. [c.43]