Презентация на тему Радиоактивное излучение

Радиоактивное излучение бывает трех типов: α-, β- и γ-излучение.

α-излучение отклоняется электрическим и магнитным полями, обладает высокой ионизирующей способностью и малой проникающей способностью (поглощается слоем алюминия толщиной 0,05мм).
α-излучение представляет собой поток ядер гелия: заряд α-частицы равен +2е, а масса совпадает с массой ядра изотопа гелия
α-излучение

β-излучение также отклоняется электрическим и магнитным полями; его ионизирующая способность на два порядка меньше чем ионизирующая способность α-лучей, а проникающая способность, напротив, гораздо больше α-излучения (поглощается слоем алюминия толщиной 2-3 мм.)
β-излучение представляет собой поток быстрых электронов или позитронов.
β-излучение

γ-излучение не отклоняется электрическим и магнитным полями, обладает относительно слабой ионизирующей способностью и очень большой проникающей способностью (например, проходит слой свинца толщиной 5 см).
γ-излучение представляет собой коротковолновое электромагнитное излучение с чрезвычайно малой длиной волны λ<10-10 м и, вследствие этого, ярко выраженными корпускулярными свойствами, т.е. является потоком частиц — γ-квантов (фотонов).
γ-излучение

Радиоактивный распад естественное радиоактивное превращение ядер, происходящее самопроизвольно.
Ядро, испытывающее радиоактивный распад, называется материнским, возникающее ядро называется дочерним.
§ 10.5. Закон радиоактивного распада.

Число ядер, распадающихся за время dt, пропорционально начальному числу ядер N.
Убыль -dN числа ядер: - dN = λNdt.
Закон распада получим, разделяя переменные и интегрируя выражение:
где N0 — число ядер в данном объеме вещества в начальный момент времени t =0, N — число ядер в том же объеме к моменту времени t.

Получаем, что самопроизвольный распад атомных ядер подчиняется закону радиоактивного распада:
λ — постоянная распада, имеющая смысл вероятности распада ядра за 1 с и равная доле ядер, распадающихся в единицу времени
Интенсивность процесса радиоактивного распада характеризуют две величины: период полураспада Т1/2 и среднее время жизни τ радиоактивного ядра.

Период полураспада Т1/2 — время, за которое исходное число радиоактивных ядер в среднем уменьшается вдвое:
Суммарная продолжительность жизни dN ядер равна t dN = t λ N dt.
Среднее время жизни τ для всех первоначально существовавших ядер:

Активностью А нуклида в радиоактивном источнике называется число распадов, происходящих с ядрами образца в 1 с:
Единица активности — беккерель (Бк): 1 Бк — активность нуклида, при которой за 1 с происходит один акт распада.
Внесистемная единица — кюри (Ки)
1 Ки=3,7·1010 Бк.

При радиоактивном распаде выполняется закон сохранения электрических зарядов и закон сохранения массовых чисел.
Следствием этих законов являются правила смещения, позволяющие установить, какое ядро возникает в результате распада данного материнского ядра в различных типах радиоактивного распада.
Для α-распада:
Для β-распада:
Где — материнское ядро, Y — символ дочернего ядра, — ядро гелия (α-частица),
— символическое обозначение электрона.
§ 10.6. Правила смещения.

Возникающие в результате радиоактивного распада ядра могут быть, в свою очередь, радиоактивными.
Это приводит к возникновению цепочки, или ряда радиоактивных превращений, заканчивающихся стабильным элементом.
Совокупность элементов, образующих такую цепочку, называется радиоактивным семейством.

Радиоактивные семейства :

В основном α-распад характерен для тяжелых ядер (А>200, Z>82). α-распад подчиняется правилу смещения, например, распад изотопа урана приводит к образованию тория:
Согласно современным представлениям, α-частицы образуются внутри тяжелых ядер вследствие объединения двух протонов и двух нейтронов. Такая образовавшаяся частица сильнее отталкивается от оставшихся протонов ядра, чем отдельные протоны. Одновременно α-частица испытывает меньшее ядерное притяжения к нуклонам в ядре, чем отдельные нуклоны.
α-распад

При бета-распаде ядро испускает электрон и электронное антинейтрино.
β-электроны рождаются в результате процессов, происходящих внутри ядра при превращении одного вида нуклона в ядре в другой — нейтрона в протон.
β-распад
← антинейтрино

Гамма-излучение является жестким э/м излучением, энергия которого испускается при переходах ядер из возбужденных энергетических состояний в основное или менее возбужденные состояния, а также при ядерных реакциях.
γ-излучение несамостоятельный тип радиоактивности. Оно сопровождает процессы α- и β-распадов и не вызывает изменения заряда и массового числа ядер.
γ-излучение испускается дочерним (а не материнским) ядром, которое в момент своего образования оказывается возбужденным.
Спектр γ-излучения является линейчатым, что доказывает дискретность энергетических состояний атомных ядер.
γ-распад

Наблюдение и регистрация радиоактивных излучений и частиц основаны на их способности производить ионизацию или возбуждение атомов среды.
Сцинтилляционный счетчик — детектор ядерных частиц, основными элементами которого являются сцинтиллятор (кристаллофосфор, излучающий вспышки света при попадании в него частиц) и фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), позволяющий преобразовать слабые световые вспышки в электрические импульсы, которые регистрируются электронной аппаратурой.
§ 10.5. Приборы для регистрации радиоактивных излучений и частиц.

Ионизационные счетчики — заполненные газом электрические конденсаторы — детекторы частиц, основанные на способности заряженных частиц вызывать ионизацию газа, с последующей регистрацией импульсов тока. Пример — счетчик Гейгера-Мюллера.
Полупроводниковые счетчики — полупроводниковые диоды, прохождение через которые регистрируемых частиц, приводит к появлению электрического тока через диод.
Камера Вильсона — цилиндр с плотно прилегающим поршнем, заполненный нейтральным газом. При резком (адиабатическом) расширении газ становится пересыщенным и на траекториях частиц, пролетевших через камеру, образуются треки из тумана, которые фотографируются.