Studijoms.lt

Referatai, konspektai

Spinduliavimas

Autorius: Dainius

Radioaktyvumas – tai kai kurių nestabilių branduolių savybė spontaniškai (savaime) skilti į kitų elementų branduolius ir sukelti radiaciją (spinduliuotę). Šis vyksmas dar žinomas kaip radioaktyvusis skilimas.

Radioktyviųjų elementų spinduliuotė būna trijų rūšių : alfa dalelių srautas(Æ) (alfa spinduliai), beta dalelių srautas(Æ) (beta spinduliai ir gama spinduliai(Æ). Taip pat mažai radioaktyvūs yra rentgeno spinduliai(Æ), kurių didelė dozė taip pat gali sukelti spindulinę ligą, ir pakenkti žmogaus organizmui.

Rentgeno spinduliai, X spinduliai, elektromagnetiniai jonizuojantieji spinduliai, kuriø bangos ilgis l = 10-14 – 10-7m. Rentgeno spinduliai, kuriø l 0,2 nm – minkðtaisiais. Rentgeno spindulius sukuria rentgeno vamzdis, sinchronuotas, prieðprieðiniø pluoðtø greitintuvo elektronø kaupimo þiedas; juos skledþia radioktyvieji izotopai, Saulë, kiti kosminiai rentgeno ðaltiniai. Pagal suþadinimo bûdà rentgeno spinduliai ir jø spektrai bûna stabdomieji, arba baltieji ir charakteringieji, arba bûdingieji. Stabdomøjø rentgeno spinduliø intensyvumas tolydus pagal visus daþnius iki didþiausio daþnio n0. Rentgeno spinduliø kvantø energija hn0 (èia h – Planko konstanta) lygi rentgeno spinduliø þadinanèiø pagreitintø elektronø energijai eU; èia e – elektrono krûvis, U – greitintuvo átampa. Daþná n0 atitinka rentgeno spinduliø spektro trumpabangë riba l0 = hc/eU; èia c – ðviesos greitis vakuume. Charakteringieji rentgeno spinduliai susidaro dël atomo jonizacijos, iðlëkus elektronui ið atomo vidiniø sluoksniø. Jei atomà jonizuoja susiûrusi su juo didelës energijos dalelë, pvz., elektronas, yra pirminiai rentgeno spinduliai, jei rentgeno arba gama kvantas – antriniai, arba fluorescenciniai. Charakteringøjø rentgeno spinduliø spektro linijø daþnis bûdingas kiekvieno cheminio elemento atomui; daþnio priklausomybæ nuo atomø skaièiaus nusako Mozlio dësnis. Stabdomieji rentgeno spinduliai, kurie suþadinami labai plonuose taikiniuose, arti daþnio n0 yra visiðkai poliarizuoti; maþëjant daþniui, poliarizacijos laipsnis maþëja. Charakteringieji rentgeno spinduliai visiðkai nepoliarizuoti. Rentgeno spinduliø ir medþiagos sàveika sukelia fotoefektà, rentgeno spinduliø(iai) absorbcijà ir sklaidymà. Fotefekto metu medþiagos atomas, absorbavæs rentgeno spinduliø kvantà, iðspinduliuoja vienà savo vidiniø sluoksniø elektronà ir charakteringøjø rentgeno spinduliø kvantà arba antràjá – Oþë elektronà.

Rentgeno spinduliø naudojimo sritys : medicina (Rentgenodiagnostika, Rentgenoterapija), technika (Rentgeno defektoskopija), moksliniai tyrimai (Rentgenostruktûrinë analizë, Rentgenografija, Rentgeno mikroskopija). Ið kosminiø rentgeno spinduliø suþinoma apie kosminiø kûnø cheminæ sudëtá ir fizikinius procesus kosmose (Rentgeno astronomija). Rentgeno spinduliai spartina kai kurias chemines reakcijas, medþiagø polimerizacijà, organiniø medþiagø krekingà (Radiacinë chemija), jais

naudojamasi senovës tapybai rasti po vëlesnës tapybos sluoksniu, maisto pramonëje (svetimkûniams rasti), kriminalistikoje, archeologijoje.

Rentgeno spindulius 1895 atrado vokietis V. Rentgenas. 1985-97 jis nustatë, kad rentgeno spinduliai jonizuoja dujas, suþadina medþiagø fluorescencijà, veikia foto plokðtelæ; yra labai skvarbûs. Rentgeno spinduliø banginá pobûdá numatë Dþ. Stoksas (D. Britanija), eksperimentais 1906 patvirtino È. Barkla (D. Britanija).

Gama spinduliai, g spinduliai, trumpųjų bangų ( bangos ilgis l
Gama spinduliai labai svarbûs. Sklisdamas medþiagoje, gama spinduliø srautas silpnëja eksponentiðkai pagal dësná I = I0e-tx; èia I – x storio medþiagos sluoksná praëjusio gama spinduliø srauto stiprumas, I0 – pradinis gama spinduliø srauto stiprumas, t – absorcijos koeficientas. Srauto silpnëjimà sàlygoja 3 pagrindiniai procesai: fotoefektas, kai g kvanto energija perduodama su atomu susijusiam elektronui ir atomas jonizuojamas; Komptono efektas, kai g kvantas, susidûræs su atomo elektronu, perduoda jam dalá energijos ir pakeièia savo judëjimo kryptá; elektrono ir pozitrono porø sukûrimas (jei Eg > 1,022 MeV). Ðiø procesø tikimybë tuo didesnë, kuo didesnis medþiagos atomø skaièius Z (fotoefekto tikimybë proporcinga Z5, Komptono efekto – Z, porø susikûrimo – Z2), dël to apsaugai nuo gama spinduliø vartojamos medþiagos, kuriose daug sunkiøjø elementø (pvz., ðvino). Antriniai elektronai, susidaræ medþiagoje po gama spinduliø absorcijos, stipriai jonizuoja atomus ir sudaro sàlygas vykti cheminëms reakcijoms. Sudëtingos struktûrtos medþiagose (pvz., gyvuose audiniuose) didesnës gama spinduliø dozës sukelia negráþtamø pakitimø. 13 mm. storio ðvino (arba 120 m oro) sluoksnis perpus sumaþina jø intensyvumà.

Gama spinduliai vartojami defektoskopijoje, vëþinëms ligoms gydyti, maisto produktams sterilizuoti, radiacinës chemijos , biologijos, selekcijos tyrimams, teikia duomenø apie branduoliø energijos lygmenis ir branduoliuose vykstanèius procesus. Svarbiausieji gama spinduliø ðaltiniai yra gamtiniai ir dirbtiniai radioktyvieji izotopai, pvz., radis 226Ra, kobaltas 60Co, cezis 137Cs, taip pat elektronø greitintuvai. Gama spindulius 1900 atrado P. Vilaras ið Prancûzijos. Jø elektromagnetinæ banginæ prigimtá 1914 árodë E. Rezerfordas ir E. N. da Andreinas (D. Britanija), sukëlæ gama spinduliø difrakcijà.

Anihiliacija [lot. anihilatio – iðnykimas], reiðkinys, kai elementarioji dalelë ir jos antidalelë susidurdamos iðnyksta, pavirsdamos atitinkamo fizikinio lauko kvantais (kitos formos materija). Anihiliacijoje galioja energijos , elektros krûvio, judesio kiekio, judesio kiekio momento tvermës dësniai. Bûdingas anihiliacijai atvejis yra elektrono ir jo antidalelës – pozitrono anihiliacija. Susidurdami elektronas ir pozitronas iðnyksta ir atsiranda fotonai, tai yra elektromagnetinio lauko kvantai. Bendroji atsiradusiø fotonø energija lygi elektrono ir pozitrono savøjø energijø sumai, tai yra 2 * 0,51 Mev = 1,02 MeV. Dažniausiai pagal lygtį e+ + e- = 2g atsiranda 2 fotonai, kurie dėl judesio kiekio tvermės dėsnio skrieja į priešingas puses. Tokius fotonus galima stebėti, bombarduojant pozitronais kokią nors medžiagą. Anihiliuojant sunkiosioms dalelėms (nukleonui ir antinukleonui), dažniausiai atsiranda 4 – 5 branduolinio lauko kvantai – elektringi ir neutralūs pi mezonai ar pionai p+, p- ir p0, tai yra lengvesnės nepatvarios dalelės. Po kelių virsmų iš jų atsiranda pozitronai, elektronai ir fotonai. Galima ir kitų sunkiųjų dalelių (barionų) ir jų antidalelių anihiliacija. Jø labai maþai, ir tikimybë, kad jos susidurs ir anihiliuos, yra maþa. Anihiliacija seka ið 1930 paskelbtos P. Dirako teorijos. 1933 eksperimentiðkai buvo pastebëta elektrono ir pozitrono anihiliacija. Anihiliacija parodë, kad nëra pastoviø, nekintamø daleliø, ið kuriø sudaryti visi materialûs objektai: viena materijos forma gali virsti kitomis formomis. Anihiliacijai prieðingas procesas yra porø atsiradimas.

Alfa dalelës (a dalelës). Teigiamosios elektringosios dalelës, skleidþiamos kai kuriø radioaktyviøjø branduoliø. Jos palyginti sunkios (du protonai ir du elektronai), juda lëtai ir negiliai ásiskverbia á medþiagà. Ore nulekia vos kelis centimetrus, jà gali sugerti storas popieriaus lapas.

Beta dalelës (b dalelës). Kai kuriø radioaktyviøjø branduoliø spinduliuojamos dalelës, kuriø greitis artimas ðviesos greièiui. b dalelës bûna dviejø rûðiø: elektronai ir pozitronai; pastarøjø masë tokia pat kaip elektronø, bet krûvis teigiamas. Ji ore gali áveikti 1 m. nuotolá. Jà sugeria 1mm. storio metalo, pvz., vario sluoksnis.

Rašykite komentarą

-->