Квантовая физика, ионизирующие излучения

Квантовая физика, ионизирующие излучения

Оптические атомные спектры. Молекулярные спектры. Электронные энергетические уровни атомов и молекул.

Спектр это совокупность пространственно разделенных гармонических составляющих сложного колебательного процесса - в том числе световой волны.… При переходе электронов с высших уровней (n > 1) возникает излучение с… Эти частоты соответствуют ультрафиолетовой и даже рентгеновской области спектра и носят название серии Лаймана.

Люминесценция. Спектры люминесценции. Виды люминесценции. Закон Стокса для фотолюминесценции. Хемилюминесценция. Люминесцентная микроскопия.

1. фотолюминесценция – вызывается фотонами 2. электролюминесценция – вызывается электрическим полем, возникает при… 3. хемилюминесценция – сопровождает экзотермическую химическую реакцию. Часть высвобождаемой при химических реакциях…

Спектрофотометрия. Спектрофлуориметрия.

Спектрофотометрия (абсорбционная) — физико-химический метод исследования растворов и твёрдых веществ, основанный на изучении спектров поглощения в…  

Когерентность (пространственная и временная). Понятие монохроматичности света. Монохроматичный и широкополосный свет.

Классический пример двух когерентных колебаний — это два синусоидальных колебания одинаковой частоты. Когерентность волны означает, что разность фаз между двумя точками не зависит… Изучение когерентности световых волн приводит к понятиям временно́й и пространственной когерентности. При…

Виды радиоактивных излучений. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада.

Существует несколько видов радиоактивного излучения, отличающихся по энергии и проникающей способности, которые оказывают неодинаковое воздействие… Альфа-излучение — это поток положительно заряженных частиц, каждая из которых…  

Взаимодейсвие заряженных частиц с веществом. Этапы взаимодействия ионизирующих излучений с веществом.

1. Первичное взаимодействие. Заряженные частицы, попадающие в вещество, взаимодействуют с атомами среды. Заряженные частицы имеют очень высокую… 2. Вторичное взаимодействие. Это цепочка взаимодействий, обусловленных… Далее, продукты теряют энергию и превращаются в неонизирующие атомы, приобретают энергию, соответствующую энергии…

Поглощенная и эквивалентная доза ионизирующего излучения. Коэффициент качества для альфа-, бета-, рентгеновского и гамма-излучений. Радиационный фон.

Поглощенная доза излучения D – отношении энергии, переданной элементу облученного вещества, к массе этого элемента. Доза, отнесенная ко времени,… Так как тело неоднородно, энергия рассеивается телом по всевозможным… Экспозиционная доза излучения Х – мера ионизации воздуха рентгеновскими и гамма-лучами. За единицу экспозиционной дозы…

Виды детекторов ионизирующих излучений. Сцинтиляционные детекторы и счетчики Гейгера. Особенности, принцип работы детекторов, технические принципы их работы. Дозиметры.

Дозиметрическими приборами называют устройства для измерения доз ионизирующих излучений или величин, связанных с дозами. Дозиметры состоят из детектора ядерных излучений и измерительного устройства. В детекторе происходит поглощение энергии излучения, приводящее к возникновению радиационных эффектов, величина которых измеряется с помощью измерительных устройств. По отношению к измерительной аппаратуре детектор является датчиком сигналов. Показания регистрируются выходным устройством (стрелочные приборы, самописцы, электромеханические счётчики, звуковые или световые сигнализаторы и т. п.).

В зависимости от типа детектора различают: ионизационные дозиметры, сцинтилляционные, люминесцентные, полупроводниковые, фотодозиметры и т. д. Детекторами монизирующих излучений называют приборы, регистрирующие альфа-, бета-, рентгеновские и гамма- излучения, нейтроны, протоны и тд.

По назначению все приборы делятся на следующие группы.

- Индикаторы — простейшие приборы, применяемые для обнаружения ионизирующих бета- и гамма-излучений и ориентировочной оценки мощности дозы. Эти приборы имеют простейшие электрические схемы со световой и звуковой сигнализацией. При помощи индикаторов определяют возрастает или убывает мощность дозы. Детектором служит газоразрядный счетчик Гейгера. Детектором служит Гейгера — Мюллера счётчик, помещённый в цилиндрический чехол. Прибор снабжён звуковой и световой сигнализацией, которая срабатывает при превышении заданной величины мощности дозы. Порог срабатывания регулируется в пределах от 2 до 10 мр/сек. Внешняя сигнализация может быть удалена на расстояние до 250 м от датчика; она автоматически отключается при уменьшении уровня излучения ниже порога срабатывания.

- Рентгеномеры предназначены для измерений мощности дозы рентгеновского и гамма-излучений в диапазоне от сотых долей рентгена до нескольких рентген в час (Р/ч). В качестве детекторов в рентгенометрах применяются ионизационные камеры или газоразрядные счетчики.

- Радиомеры (измерители радиоактивности) применяются для обнаружения и определения степени радиоактивного заражения поверхностей, оборудования, объемов воздуха, главным образом альфа- и бета-частицами, а также для измерения малых уровней гамма-излучений. Детекторами в радиометрах служат газоразрядные и сцинтилляторные счетчики.

В сцинтилляционных дектекторах световые вспышки, возникающие в сцинтилляторе под действием излучения, преобразуются с помощью фотоэлектронного умножителя в электрические сигналы, которые затем регистрируются измерительным устройством. Электрическая схема дозиметра состоит из блока фотоумножителя (датчик), усилителя постоянного тока, измерительного прибора, схемы стабилизации напряжения и преобразователя напряжения с тремя выпрямителями.

 

 

Все дозиметрические приборы по принципу действия разделены на дискретные (импульсные) и непрерывные (аналоговые). В первых — частицы или фотоны контролируемого излучения преобразуются детекторами в последовательные короткие импульсы электрических сигналов, т.е. электрическая схема выполняет функцию преобразования и усиления сигналов.

Во вторых — детектор преобразует действующее на него излучение в непрерывный постоянный ток и электрическая схема выполняет функцию усиления и преобразования постоянного тока.

Современные дозиметрические приборы работают на основе ионизационного метода и их основными узлами являются:

1) детекторы ионизирующих излучений как основные элементы датчиков информации (ионизационные камеры, газоразрядные счетчики или сцинтилляторы);

2) электронные схемы преобразования импульсов;

3) измерительные (показывающие, регистрирующие, цифропечатающие и др.) приборы, шкалы которых отградуированы непосредственно в единицах тех физических величин, для которых предназначен прибор.

По ГОСТ установлены следующие единицы измерений в области радиоактивности и ионизирующих излучений.

Активность-изотопа (радионуклида), в радиоактивном источнике, т.е. число актов распада данного изотопа, происходящих в единицу времени (распадов в секунду). Допускается применение внесистемной единицы Кюри; 1 Кюри = 3,7 • 1010расп/с.

Плотность потока ионизирующих частиц или квантов измеряется числом частиц или квантов в секунду на квадратный метр. Единица измерения: альфа-частица/(см2); гамма-квантам/(с-м2).

Интенсивность излучения, отнесенная к площади поперечного сечения сферы — энергия ионизирующего излучения, вступающего в эту сферу в единицу времени. Измеряется в ваттах на квадратный метр.

Поглощенная доза излучения — количество энергии излучения, переданное среде и отнесенное к единице массы среды. Единица измерения — джоуль на килограмм и рад.

Мощность поглощенной дозы излучения измеряется в ваттах на килограмм и внесистемной единицей рад в секунду.

Мощность экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излучения измеряется в амперах на килограмм и внесистемной единицей рентген в секунду.

Принцип действия дозиметра основан на измерении остаточного заряда на конденсаторной камере. При облучении рентгеновским или гамма-излучением из стенок камеры выбиваются электроны, которые ионизируя воздух внутри камеры, изменяют заряд камеры пропорционально полученной дозе облучения. Остаточный заряд измеряется электрометрическим усилителем, представляющим собой катодный повторитель с микроамперметром в цепи катода, шкала которого проградуирована в рентгенах и имеет цветовые секторы, соответствующих цвету ионизационных камер (0,05 рентгена — зеленый, 1 рентген — красный).

Рентгеновское и гамма-излучение регистрируются благодаря ионизации, которую вызывают частицы, образованные при фотоэффекте, комптон-эффекте. Для измерения мощностей экспозиционных доз жесткого рентгеновского излучения (от 100 кэв и выше), а также гамма-излучениия ионизационная камера закрывается алюминиевым колпаком, что необходимо для уменьшения зависимости показаний прибора при изменении энергии излучения.