Види і властивості радіоактивних випромінювань

По сучасних представленнях ядро атома складається з нуклонів: протонів і нейтронів . Розмір ядра приблизно в 10⁵ разів менше розміру атома, але майже вся маса атома утримується саме в ядрі.

У природі спостерігається явище радіоактивного розпаду - мимовільне (без зовнішніх впливів) перетворення ядер визначених елементів у ядра інших елементів з випущенням радіоактивних випромінювань. Радіоактивні випромінювання історично були названі альфа-, бета- і гамма-випромінюваннями. Потоки альфа-частинок, електронів і позитронів, а також гама-випромінювання виникають при радіоактивному розпаді:

1) α-частки утворяться в результаті α розпаду важких ядер:

α-частка складається з 4-х нуклонів: двох нейтронів і двох протонів;

2) потоки електронів і позитронів виникають у результаті β-розпаду:

де - електрон, - позитрон, ν і - нейтрино й антинейтрино відповідно;

3) a- і b- розпади можуть супроводжуватися g-випромінюванням (кванти електромагнітної природи з високою енергією). Можливі й інші процеси, що приводять до гамма-випромінювання.

До основних властивостей радіоактивних випромінювань відносяться їхня проникаюча й іонізуюча здатність.

Таблиця 11.2. Характеристики радіоактивних випромінювань

Вид Випромінювання	Заряд Z од. елем. заряд	Атомна маса А, а.е.м	Середня енергія, 106 еВ	Лінійна щільність іонізації (повітря), пара/див	Середній лінійний пробіг, м (γ-випромінювання ~ )
повітря	тканини організму
альфа			4 – 8,8	~3×104	(2 – 8)10-2
Бета			0,01 – 10	50 – 250		1,5×10-2
гама			0,2 – 3,0			близько 1

Іонізуюча здатність випромінювання оцінюється лінійною щільністю іонізації i:

де dn - число іонів одного знака, утворених іонізуючою часткою на елементарному шляху d l. На практиці ця величина оцінюється кількістю пар іонів, утворених часткою на 1 см. пробігу. Проникаюча здатність випромінювання оцінюється довжиною вільного пробігу або середнім лінійним пробігом – середня відстань, що проходить частка в даній речовині, поки вона здатна іонізувати. Іонізуюча і проникаюча здібності часток залежать від їхнього заряду і маси, а також від густини речовини, у якому йде процес іонізації. Чим більше заряд і маса частки, тим більше її здатність іонізувати речовина і тем менше її середній лінійний пробіг. Середні значення енергій, лінійної щільності іонізації, лінійного пробігу для радіоактивних випромінювань приведені в табл. 11.2.

Вибиті при іонізації електрони можуть вибивати вторинні електрони, що володіють енергією, достатньої для наступної іонізації речовин. Виникаюче в результаті комптон-ефекту рентгенівське випромінювання, у свою чергу, також може викликати іонізацію.

Рентгенівське випромінювання і гамма-фотони, викликаючи незначну первинну іонізацію, породжують вторинну, у результаті якої повний іонізаційний ефект може бути досить значним.

Унаслідок різних іонізуючих і проникаючих здібностей радіоактивних випромінювань способи захисту від них різні: для захисту від a-частинок досить шару папера, одягу і т.п.; від β-випромінювання можна захиститися сантиметровим шаром дерева, скла або будь-якого легкого металу; для захисту від γ-випромінювання застосовуються товсті (до метрів) шари води, бетону, цегельні стіни, а також пластини зі свинцю товщиною до 10 см.