Гомель 2008

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Гомельский государственный университет

имени Франциска Скорины»

Ю. М. Жученко

Радиационные методы измерений в биогеохимических объектах

Учебное пособие

Для студентов 5 курса

специальности 1-31 01 01 02 «Биология
(научно-педагогическая деятельность)»

Гомель 2008

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 5

1 Краткие сведения из атомной и ядерной физики. 6

1.1 Строение атома. 6

1.2 Атомное ядро, изотопы.. 9

1.3 Радиоактивность и радиоактивный распад. 11

1.4 Единицы измерения активности и величин, характеризующих поля ионизирующего излучения. 17

2 Доза излучения. Единицы дозы излучения. 20

2.1 Поглощенная доза. 20

2.2 Эквивалентная доза. 21

2.3 Эффективная эквивалентная доза облучения. 22

2.4 Коллективная эквивалентная доза облучения. 24

2.5 Экспозиционная доза фотонного излучения. 25

2.6 Гамма – постоянная радионуклида. 27

3 Основные делящиеся и радиоактивные материалы и их свойства. 29

3.1 Цезий. 31

3.2 Йод. 32

3.3 Стронций-90. 33

3.4 Трансплутониевые радионуклиды.. 34

4 Радиоактивные материалы и окружающая среда. 36

4.1 Естественная радиация. 36

4.2 Изменение естественного радиоактивного фона. 40

4.3 Испытания ядерного оружия. 42

4.4 Промышленные процессы и естественные радионуклиды.. 42

4.5 Радиация и атомная энергетика. 45

5 Обстановка после Чернобыльской аварии. 48

5.1 Авария и аварийные меры на площадке. 48

5.2 Последствия аварии на ЧАЭС.. 53

6 Выброс радиоактивных веществ в окружающую среду и пути облучения организма человека. 59

6.1 Рассеяние и осаждение радиоактивных веществ. 60

6.2 Пути внешнего облучения. 61

6.3 Внутреннее облучение. Пути поступления радионуклидов. 62

6.4 Допустимые уровни воздействия ионизирующих излучений и содержания радионуклидов в продуктах питания. 68

6.5 Допустимые уровни загрязнения ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr продуктов питания. 71

7 Взаимодействие заряженного излучения с веществом.. 77

7.1 Взаимодействие тяжелых заряженных частиц с веществом. 77

7.2 Взаимодействие β -частиц с веществом. 83

8 Взаимодействие рентгеновского и γ-излучений с веществом.. 91

8.1 Тормозное и характеристическое рентгеновское излучение. 92

8.2 Ослабление излучения в веществе. 92

8.3 Фотоэффект. 97

8.4 Комптон-эффект. 99

8.5 Эффект образования пар. 100

9 Ионизационный метод регистрации излучения. 102

9.1 Принципы регистрации излучения. 102

9.2 Физические основы газовой проводимости. 105

9.3 Вольт–амперная характеристика газового разряда. 108

9.4 Ионизационные камеры. Принципы работы и общие характеристики. 112

9.5 Пропорциональный счетчик. 120

9.6 Счетчик Гейгера–Мюллера. 127

10 Сцинтилляционные детекторы.. 136

10.1 Принцип действия и структурная схема сцинтилляционного детектора. 136

10.2 Фосфоры.. 138

10.3 Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) 144

11 Полупроводниковые детекторы.. 149

11.1 Зонная теория проводимости. 149

11.2 Примесные полупроводники. 151

11.3 Поверхностно–барьерные детекторы.. 156

11.4 Диффузионно-дрейфовые детекторы.. 156

12 Спектрометрия излучений. 159

12.1 Основные виды спектрометров и их характеристики. 159

12.2 Энергетические спектрометры.. 164

12.3 Методы построения спектрометров. 166

12.4 Спектрометры с линейным энергетическо–амплитудным преобразованием 166

13 Методы дозиметрии. 170

13.1 Термолюминесцентные дозиметры.. 170

13.2 Фотографический метод дозиметрии. 177

14 Методы отбора и подготовки проб для радиометрических измерений. 184

14.1 Цели и задачи агрохимического и радиологического обследования почв.... 185

14.2 Полевое агрохимическое и радиологическое обследование почв. 186

14.3 Общие правила отбора смешанных почвенных образцов при агрохимическом и радиологическом обследовании. 188

14.4 Формирование объединенных почвенных образцов при агрохимическом и радиологическом обследовании. 190

14.5 Особенности отбора проб на угодьях, на которых после выпадения радионуклидов не проводилась обработка почвы.. 191

14.6 Виды анализов и формирование объединенных почвенных образцов для агрохимических анализов. 193

14.7 Особенности обследования почв на содержание тяжелых металлов. 194

15 Математическая обработка результатов измерений. 196

15.1 Методы и средства измерения. 196

15.2 Погрешность измерения действительных величин. 198

15.3 Статистическая точность измерения. 201

Список литературы.. 205