Характеристики источников ионизирующего излучения
РАДИОМЕТРИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
Характеристики источников ионизирующего излучения
1. Радиоактивность – способность нестабильных атомных ядер спонтанно (самопроизвольно) превращаться в другие ядра с испусканием излучения (корпускулярных частиц или
фотонов).
Радиоактивный распад – ядерное превращение с изменением состава ядра (a-распад, b-распад, спонтанное деление и др.).
Электромагнитный переход – ядерное превращение с изменением только энергетического состояния ядра.
2. Возможные превращения ядра представляют в виде схемы переходов, которую именуют (исторически) схемой распада. Для примера на рис. 1.1 представлена схема b-распада. Бета-распад может осуществляться тремя способами: b--распад изображен стрелками направо, е-захват – стрелкой налево, b+-распад – вертикальной стрелкой посередине и дальше стрелками налево. Процессы b-распада можно наглядно объяснить, если предположить (условно), что в ядре нейтрон превращается в протон или наоборот. Если нейтрон «превратится» в протон (по схеме n ® p + e- + , где – антинейтрино), то возникший электрон не может оставаться в ядре и вылетает из него. Таким образом, заряд ядра увеличивается на единицу и элемент превращается в элемент – это и есть процесс b--распада. Одновременно с электроном из ядра вылетает антинейтрино. Если в ядре протон «превращается» в нейтрон (p® n + e+ + n), то заряд ядра уменьшается на единицу, т.е. элемент превращается в элемент – это b+- распад, который сопровождается вылетом из ядра позитрона и нейтрино. Поскольку масса протона меньше массы нейтрона, для осуществления b+- распада протон заимствует из энергии связи других нуклонов ядра энергию 2mec2 – это энергетическое условие b+- распада.
|
3. Число q испускаемых при ядерных превращениях в единицу времени корпускулярных частиц (a-, b+-, b--частиц) или g-квантов можно определить из схемы распада нуклида, используя понятие выхода частиц. Выход частиц h – вероятность испускания частиц на одно ядерное превращение (для g-квантов данного перехода между уровнями энергии h называется квантовым выходом перехода, а если при переходе происходит конверсия на атомной оболочке, то выходом конверсионного электрона), тогда
q = A×h, (1.1)
где A – активность радионуклида, Бк.
4. Активность радионуклида в источнике А – отношение числа спонтанных ядерных переходов dN из определенного энергетического состояния ядра радионуклида в источнике за интервал времени dt к этому интервалу:
А = . (1.2)
Единица активности радионуклида – беккерель (Бк), физическая размерность [1/с].
Беккерель равен активности радионуклида в источнике, в котором за 1 с происходит одно спонтанное ядерное превращение.
Внесистемная единица активности – кюри(Ки),
1 Ки = 3,7×1010 Бк.
Соотношение между активностью А и числом радиоактивных атомов N(t), имеющихся в источнике в данный момент времени t,
А(t) = l×N(t), (1.3)
где l – постоянная распада, характеризующая вероятность ядерного превращения одного атома в единицу времени, с-1.
Период полураспада Т1/2 – время, в течение которого распадается (испытывает ядерные превращения) половина атомов радионуклида, с.Период полураспада Т1/2 связан с постоянной распада l соотношением
. (1.4)
5. Закон радиоактивного распада радионуклида в источнике (уменьшение активности со временем)
, (1.5)
где A0 – активность радионуклида в источнике в начальный момент времени t = 0.
6. Закон накопления числа радиоактивных ядер N(t)при постоянной скорости их образования n0 и начальном значении
N(0) = 0
N(t) . (1.6)
7. При распаде ядра может образоваться ядро нового нуклида в нестабильном состоянии, при распаде нового нуклида также может образоваться нестабильное ядро и т.д., пока цепочка распадов не закончится устойчивым (стабильным) нуклидом. Принято называть первичное ядро материнским, вторичные – дочерними.
Если в начальный момент времени t = 0 в источнике имелись атомы только материнского радионуклида и его активность составляла А1(0), то для неветвящейся (простой) цепочки распада из n последовательно распадающихся радионуклидов с постоянными распада l1, . . . , ln изменение активности может быть рассчитано по формуле
Aj(t) = A1(t)×xj, j = 2,..,n, (1.7)
где
A1(t) = A1(0)× , (1.8)
xj = |
. (1.9)
В частности, для двух радионуклидов, материнского А1 и дочернего А2, формула (1.7) выражается следующим образом:
А2(t) = . (1.10)
Используя значения , можно рассчитать суммарную активность всех n радионуклидов, находящихся в источнике:
, (1.11) |
где A1(t) – активность материнского радионуклида (формула (1.8)); определяется по формуле (1.9).
8. Соотношение между массой m радионуклида в граммах и его активностью А в беккерелях[1]
m = 2,4×10-24× М× ×А , (1.12)
где М – атомная масса радионуклида, - период полураспада в секундах.
9. Активность А [Бк] радионуклида, имеющего массу m [г], период полураспада [с] и атомную массу М[2],
А = . (1.13)
Дата добавления: 2015-07-10; просмотров: 951;