Радиоактивное излучение

с испусканием различных видов радиоактивного излучения и элементарных частиц.
Различают естественную

и искусственную радиоактивности.
Естественной радиоактивностью называется радиоактивность, наблюдающаяся у существующих в природе неустойчивых изотопов (с 84 элемента).
Искусственной радиоактивностью называется радиоактивность изотопов, полученных в результате ядерных реакций.

§ 10.4. Радиоактивное излучение.

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

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

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, называется материнским, возникающее ядро называется дочерним.
§ 10.5.

Закон радиоактивного распада.

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.

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.

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:

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.

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.

очередь, радиоактивными.

Это приводит к возникновению цепочки, или ряда радиоактивных

превращений, заканчивающихся стабильным элементом.

Совокупность элементов, образующих такую цепочку, называется радиоактивным семейством.

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

в результате процессов, происходящих внутри ядра при превращении одного вида

нуклона в ядре в другой — нейтрона в протон.

β-распад

← антинейтрино

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

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.

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.

прозрачной перегретой жидкостью. Пролетающая через камеру заряженная частица вызывает резкое

вскипание жидкости, и траектория частицы оказывается обозначенной цепочкой пузырьков газа — образуя трек, который как и в камере Вильсона, фотографируется.
Ядерные фотоэмульсии — толстослойные фотографические эмульсии, прохождение заряженных частиц через которые вызывает ионизацию, приводящую к образованию скрытого изображения в эмульсии. После проявления следы заряженных частиц обнаруживаются в виде цепочки зерен металлического серебра. Для исследований высокоэнергетичных частиц используются стопы пластинок — большое число маркированных фотоэмульсионных пластинок, помещаемых на пути частиц и после проявления промеряемых под микроскопом.