Тестване онлайн. Електромагнитни вълни: какво е гама лъчение и неговата вреда

> Гама радиация

Помислете за мощност, източници и измерване гама лъчение. Научете какво е гама разпад, високочестотни електромагнитни лъчи, диапазон на дължина на вълната.

Гама лъчи– електромагнитни вълни, образувани при радиоактивен разпад с честоти над 10 19 Hz.

Учебна цел

• Определете обхвата на гама лъчите, като отбележите биологичните ефекти.

Главни точки

• Това е най-силното електромагнитно излъчване с енергия над 100 keV, честота 10 19 Hz и дължина на вълната 10 пикометра.
• Гама лъчите от радиоактивно разпадане се определят от тази категория, а не въз основа на енергия, така че няма долна граница.
• Характеристиките са същите като рентгеновите лъчи, но се различават по източника си.
• Естествените източници включват радиоизотопи и космически лъчи.
• Това е йонизиращо разнообразие и следователно представлява биологична опасност.

Условия

• Гама лъчите са високочестотно електромагнитно излъчване, създадено от радиоактивност.
• Гама разпадането е ядрена реакция, която произвежда гама лъчи.
• Йонизиращо лъчение – може да доведе до йонизация на веществата.

Гама радиация

Гама радиацията е електромагнитно лъчение с висока честота и енергия. Обикновено показателите надхвърлят 10 екзахерца (10 19 Hz), енергията - 100 keV, а дължината на вълната - 10 пикометра (по-малко от диаметъра на атома). Гама лъчите при радиоактивно разпадане попадат в тази категория, независимо от енергията, така че няма долна граница.

Излъчване на гама лъчи (γ) от атомно ядро

Говорим за йонизиращи лъчи, така че те представляват биологична заплаха. Те се създават от разпада на високоенергийни атомни ядра (гама разпад) и други процеси. Гама лъчите са открити през 1900 г. от Пол Вилар, който изучава разпадането на радия. През 1903 г. Ърнест Ръдърфорд им дава името "гама".

Източници на гама-лъчи

Сред естествените източници на гама лъчи си струва да запомните радиоизотопите като калий-40, както и вторичната радиация от атмосферните контакти с космическите лъчи. Някои земни източници произвеждат гама лъчи, но не са с ядрен произход. Това са светкавици и зелени гама-лъчи.

Астрономическите процеси създават много гама лъчи. Всичко е свързано с високоенергийни електрони, които генерират вторични гама лъчи при спирачно лъчение, обратно комптъново разсейване и синхронно излъчване. Повечето от тях се отблъскват от земната атмосфера и се откриват от космически кораби. Изкуствените източници включват ядрени реактори и експерименти във физиката на високите енергии.

Гама и рентгенови лъчи

Рентгеновите и гама лъчите имат подобни характеристики, но се различават по източник. При по-високи честоти гама лъчите проникват по-силно и причиняват повече разрушения на живите тъкани. Те се използват и в областта на медицината за лечение на рак.

През последните десетилетия подходът към разграничаването им се промени драстично. Преди това се използва критерият за дължина на вълната, при който индикатор под 10-11 m автоматично класифицира вълната като гама. Но изкуствените източници успяха да възпроизведат това явление и след задълбочено проучване решиха да ги разграничат по източника на произход. Гама лъчите се създават от ядрото, а рентгеновите лъчи се създават от електрони извън ядрото.

Изключения се случват в астрономията, където гама-разпадът може да възникне по време на сиянието на свръхнови и други високоенергийни процеси, които не са свързани с радиоактивен разпад. Най-яркият пример са дълготрайните гама-изблици, чийто механизъм на генериране не съвпада с радиоактивния разпад. Те са свързани с колапса на звезди - хипернови.

Това е изображение на небето от 100 MeV, направено от инструмента EGRET на космическия кораб CGRO. Светлите петна са пулсари (въртящи се неутронни звезди с мощни магнитни полета). Под и над равнината има квазари (галактики със свръхмасивни черни дупки)

Ефекти върху здравето

Всяко йонизиращо лъчение вреди сериозно на клетъчно ниво. Но алфа и бета частиците практически не проникват, така че увреждането се причинява на локално ниво (радиационно изгаряне). А гама лъчите и неутроните проникват по-силно, което причинява дифузно увреждане на тялото. Най-опасните форми на гама лъчи се създават при енергии от 3-10 MeV.

Много хора знаят за опасностите от рентгеновото изследване. Има и такива, които са чували за опасността от лъчите от категорията гама. Но не всеки знае какво е това и каква конкретна опасност представлява.

Сред многото видове електромагнитно излъчване има гама лъчи. Обикновеният човек знае много по-малко за тях, отколкото за рентгеновите лъчи. Но това не ги прави по-малко опасни. Основната характеристика на това лъчение е неговата къса дължина на вълната.

Те са подобни по природа на светлината. Скоростта на разпространението им в пространството е идентична със тази на светлината и е 300 000 км/сек. Но поради своите характеристики такова лъчение има силен токсичен и травматичен ефект върху всички живи същества.

Основните опасности от гама лъчение

Основните източници на гама-лъчение са космическите лъчи. Образуването им се влияе и от разпадането на атомните ядра на различни елементи с радиоактивен компонент и няколко други процеса. Независимо от конкретния начин, по който радиацията засяга човека, тя винаги има еднакви последствия. Това е силен йонизиращ ефект.

Физиците отбелязват, че най-късите вълни от електромагнитния спектър имат най-голямо енергийно насищане на кванти. Поради това гама фонът си е спечелил репутацията на поток с голям енергиен запас.

Влиянието му върху всички живи същества се изразява в следните аспекти:

• Отравяне и увреждане на живите клетки. Това се дължи на факта, че проникващата способност на гама лъчението е особено висока.
• Йонизационен цикъл. По пътя на лъча унищожените поради него молекули започват активно да йонизират следващата част от молекулите. И така до безкрайност.
• Клетъчна трансформация. Унищожените по този начин клетки предизвикват силни промени в различните му структури. Полученият резултат се отразява негативно на тялото, превръщайки здравите компоненти в отрови.
• Раждането на мутирали клетки, които не са в състояние да изпълняват възложените им функционални задължения.

Но основната опасност от този вид радиация се счита за липсата на специален механизъм при хората, насочен към своевременно откриване на такива вълни. Поради това човек може да получи смъртоносна доза радиация и дори да не го осъзнае веднага.

Всички човешки органи реагират различно на гама частици. Някои системи се справят по-добре от други поради намалената индивидуална чувствителност към такива опасни вълни.

Най-лошият ефект от този ефект е върху хемопоетичната система. Това се обяснява с факта, че тук се намират едни от най-бързо делящите се клетки в тялото. Също така силно засегнати от такава радиация са:

• храносмилателен тракт;
• лимфни жлези;
• полови органи;
• космени фоликули;
• ДНК структура.

Прониквайки в структурата на ДНК веригата, лъчите предизвикват процеса на множество мутации, нарушаващи естествения механизъм на наследствеността. Лекарите не винаги могат незабавно да определят причината за рязкото влошаване на благосъстоянието на пациента. Това се дължи на дългия латентен период и способността на радиацията да натрупва вредни ефекти в клетките.

Приложения на гама лъчение

След като разбраха какво е гама-лъчение, хората започват да се интересуват от използването на опасни лъчи.

Според последните проучвания, при неконтролирано спонтанно излагане на радиация от гама спектъра, последствията не се усещат скоро. В особено напреднали ситуации радиацията може да се „разиграе“ върху следващото поколение, без да има видими последствия за родителите.

Въпреки доказаната опасност от подобни лъчи, учените все още продължават да използват това лъчение в индустриален мащаб. Приложението му често се намира в следните индустрии:

• стерилизация на продукти;
• обработка на медицински инструменти и оборудване;
• контрол върху вътрешното състояние на редица продукти;
• геоложки работи, при които е необходимо да се определи дълбочината на кладенеца;
• космически изследвания, където трябва да се направят измервания на разстояние;
• отглеждане на растения.

В последния случай мутациите на селскостопанските култури позволяват използването им за отглеждане в страни, които първоначално не са били адаптирани към това.

Гама лъчите се използват в медицината при лечението на различни онкологични заболявания. Методът се нарича лъчева терапия. Той е насочен към максимално въздействие върху клетките, които се делят особено бързо. Но освен изхвърлянето на такива вредни за организма клетки, се убиват и придружаващите ги здрави клетки. Поради този страничен ефект лекарите от много години се опитват да намерят по-ефективни лекарства за борба с рака.

Но има форми на онкология и саркоми, от които не може да се отърве с друг метод, известен на науката. След това се предписва лъчева терапия, за да се потисне активността на патогенните туморни клетки за кратко време.

Други употреби на радиация

Днес енергията на гама лъчението е проучена достатъчно добре, за да се разберат всички свързани рискове. Но дори преди сто години хората се отнасяха към такава радиация по-пренебрежително. Познанията им за свойствата на радиоактивността бяха незначителни. Поради това невежество много хора страдаха от болести, непознати на лекарите от миналото.

Можете да намерите радиоактивни елементи в:

• глазури за керамика;
• бижута;
• стари сувенири.

Някои „поздрави от миналото“ могат да бъдат опасни дори днес. Това важи особено за части от остаряло медицинско или военно оборудване. Намират се на територията на изоставени военни части и болници.

Радиоактивният скрап също представлява огромна опасност. Той може да представлява заплаха сам по себе си или може да се намери в райони с повишена радиация. За да се избегне скрито излагане на метални отпадъци, открити в депото, всеки артикул трябва да бъде инспектиран със специално оборудване. Може да разкрие реалния си радиационен фон.

В своята „чиста форма” гама-лъчението представлява най-голяма опасност от следните източници:

• процеси в космическото пространство;
• експерименти с разпадане на частици;
• преход на ядрото на елемент с високо енергийно съдържание в покой;
• движение на заредени частици в магнитно поле;
• спиране на заредени частици.

Пионерът в изследването на гама частиците е Пол Вилард. Този френски специалист в областта на физичните изследвания започва да говори за свойствата на гама-лъчението още през 1900 г. Експеримент за изследване на свойствата на радия го подтиква да направи това.

Как да се предпазите от вредното лъчение?

За да може защитата да се утвърди като наистина ефективен блокер, трябва да подходите към нейното създаване по изчерпателен начин. Причината за това е естественото излъчване на електромагнитния спектър, което постоянно заобикаля човека.

При нормални условия източниците на такива лъчи се считат за относително безвредни, тъй като тяхната доза е минимална. Но освен затишие в околната среда, има и периодични изблици на радиация. Жителите на Земята са защитени от космически емисии от отдалечеността на нашата планета от другите. Но хората няма да могат да се скрият от много атомни електроцентрали, защото те са разпространени навсякъде.

Оборудването на такива институции е особено опасно. Ядрените реактори, както и различни технологични вериги, представляват заплаха за обикновения гражданин. Ярък пример за това е трагедията в атомната електроцентрала в Чернобил, последствията от която все още се очертават.

За да се сведе до минимум въздействието на гама лъчение върху човешкото тяло в особено опасни предприятия, беше въведена собствена система за безопасност. Той включва няколко основни точки:

• Ограничение във времето за престой в близост до опасен обект. По време на операцията по почистване на Чернобилската атомна електроцентрала на всеки ликвидатор бяха дадени само няколко минути, за да изпълни един от многото етапи от общия план за отстраняване на последствията.
• Ограничение на разстоянието. Ако ситуацията позволява, тогава всички процедури трябва да се извършват автоматично, колкото е възможно по-далеч от опасния обект.
• Наличие на защита. Това е не само специална униформа за работник в особено опасно производство, но и допълнителни защитни бариери, изработени от различни материали.

Материали с повишена плътност и висок атомен номер действат като блокери за такива бариери. Сред най-често срещаните са:

• водя,
• оловно стъкло,
• стоманена сплав,
• бетон.

• оловна плоча с дебелина 1 см;
• бетонен слой с дълбочина 5 см;
• воден стълб с дълбочина 10 см.

Като цяло това ни позволява да намалим радиацията наполовина. Но все още няма да можете да се отървете от него напълно. Освен това оловото не може да се използва в среда с висока температура. Ако стаята е постоянно при висока температура, тогава стопимото олово няма да помогне. Трябва да бъде заменен със скъпи аналози:

• волфрам,
• тантал.

Всички служители на предприятия, където се поддържа висока гама радиация, са длъжни да носят редовно актуализирано защитно облекло. Съдържа не само оловен пълнител, но и гумена основа. При необходимост костюмът се допълва с противорадиационни екрани.

Ако радиацията е покрила голяма площ от територията, тогава е по-добре незабавно да се скриете в специален подслон. Ако не е наблизо, можете да използвате мазето. Колкото по-дебела е стената на такова мазе, толкова по-малка е вероятността от получаване на висока доза радиация.

В ядрата на един и същ елемент броят на неутроните може да бъде различен, но броят на протоните винаги е един и същ. Такива ядра се наричат изотопи. Например във водородните ядра винаги има 1 протон, а броят на неутроните може да бъде 0, 1, 2, 3, 4, 6.

Радиоактивност

Радиоактивност- явлението на спонтанно превръщане на нестабилен изотоп на един химичен елемент в изотоп на друг елемент. В този случай се излъчват частици с висока проникваща способност.

Например радиоактивният елемент радий се превръща в друг химичен елемент - радон с отделянето на хелий.

През 1899г Е. Ръдърфордпроведе експеримент, в резултат на който беше открито, че радиоактивното излъчване е разнородно. Има три различни частици с различни заряди. Алфа частица- положително зареден (атом на хелий, лишен от електрони), бета частица- отрицателно заредени (електрон) и неутрални гама частица(фотон).

Трите вида радиация имат различна проникваща способност. Най-увисналите са гама лъчите. Те лесно преминават през материята. За да ги спрете е необходима оловна плоча с дебелина 5 см, или 30 см бетон, или 60 см пръст.

Ядрени реакции

Алфа разпад

Пример:
където - алфа радиация - хелиеви ядра.

Този разпад се наблюдава при тежки ядра с A>200. При алфа разпадането на един химичен елемент се образува друг химичен елемент, който в периодичната таблица е разположен с 2 клетки по-близо до началото си от първоначалния.

Бета разпад

Пример:
където - бета радиация - електрони.

При бета разпада на един химичен елемент се образува друг химичен елемент, който се намира в периодичната таблица в клетка след първоначалната.

Гама радиация

Излъчването на гама лъчение не води до трансформации на елементи.

По време на ядрена реакция общият електрически заряд и броят на нуклоните се запазват. Има два вида ядрени реакции: ендотермичен(с абсорбция на енергия) и екзотермичен(с освобождаване на енергия). Ако сумата от масите на първоначалното ядро ​​и частици е по-голяма от сумата от масите на крайното ядро ​​и излъчените частици, тогава се освобождава енергия и обратно.

Откриване на протона:

Гама радиацията е електромагнитно трептене с много висока честота, което се разпространява в космоса със скоростта на светлината. Тези лъчения се излъчват от ядрото под формата на отделни порции, наречени гама лъчи или фотони.

Енергията на гама-квантите е в диапазона от 0,05 до 5 MeV. Гама лъчение с енергия под 1 MeV условно се нарича меко лъчение, а с енергия над 1 MeV - твърдо лъчение.

Гама радиацията не е самостоятелен вид радиация. Обикновено гама-лъчението придружава бета-разпадането, по-рядко алфа-разпадането. Чрез изхвърляне на алфа или бета частици, ядрото се освобождава от излишната енергия, но все още може да остане във възбудено състояние. Преходът от възбудено състояние към основно състояние е придружен от излъчване на гама лъчи, докато съставът на ядрото не се променя.

Във въздуха гама лъчите преминават на големи разстояния, измервани в десетки и стотици метри.

Проникващата способност на гама-лъчите е 50-100 пъти по-голяма от проникващата способност на бета-частиците и хиляди пъти по-голяма от проникващата способност на алфа-частиците.

Йонизирайте средата, когато гама лъчите преминават през нея: само с вторични електрони, които възникват в резултат на взаимодействието на гама лъчите с атомите на веществото. Йонизиращата способност на гама-квантите се определя от тяхната енергия. Като цяло, един гама квант произвежда толкова двойки йони, колкото произвежда една бета или алфа частица със същата енергия. Въпреки това, поради по-ниската абсорбция на гама лъчите, йоните, които те произвеждат, се разпределят на по-голямо разстояние. Следователно специфичната йонизираща способност на гама-квантите е стотици пъти по-малка от специфичната йонизираща способност на бета-частиците, хиляди пъти по-малка от специфичната йонизираща способност на алфа-частиците и възлиза на няколко двойки йони във въздуха на 1 cm път .

Заключение. Гама-лъчението има най-голяма проникваща способност в сравнение с проникващата способност на другите видове радиоактивно лъчение. В същото време гама-лъчението има много ниска специфична йонизираща способност, възлизаща на няколко двойки йони във въздуха на 1 cm път на гама-квантите.

Неутронно лъчение и неговите основни свойства

Неутронното лъчение е корпускулярно лъчение, възникващо по време на процеса на делене или синтез на ядра.

Неутроните имат силен увреждащ ефект, тъй като те, без електрически заряд, лесно проникват в ядрата на атомите, които изграждат живите тъкани, и се улавят от тях.

Повече от 99% от общия брой неутрони при ядрен взрив се освобождават в рамките на 10 -14 s. Тези неутрони се наричат ​​бързи. Останалите (около 1%) от неутроните се излъчват по-късно от някои фрагменти на делене по време на техния бета-разпад. Тези неутрони се наричат ​​забавени.

Скоростта на разпространение на неутроните достига 20 000 км/ч. Времето, необходимо на всички неутрони да пътуват от точката на експлозията до точката, където представляват заплаха, е около една секунда след момента на експлозията.

В зависимост от тяхната енергия неутроните се класифицират, както следва:

бавни неутрони 0-0,1 keV;

неутрони с междинни енергии 0,1-20 keV;

бързи неутрони 20 keV-10 MeV;

неутрони с висока енергия над 10 MeV.

Топлинни неутрони - в областта на бавните неутрони се включват неутроните, които са в топлинно равновесие с околната среда (с енергия не по-голяма от 1 eV).

Преминаването на неутроните през материята е съпроводено с отслабване на интензитета им. Това отслабване се причинява от взаимодействието на неутроните с ядрата на атомите на веществото.

Рентгеново лъчение

Рентгеновите лъчи се получават, когато бързи електрони бомбардират твърди цели. Рентгеновата тръба е вакуумиран балон с няколко електрода (фиг. 1.2). Катод К, нагрят от ток, служи като източник на свободни електрони, излъчени поради термоемисия. Цилиндричният електрод С е предназначен да фокусира електронния лъч.

Мишената е анод А, наричан още антикатод. Изработен е от тежки метали (W, Cu, Pt и др.). Ускоряването на електроните се осъществява от високо напрежение, създадено между катода и антикатода. Почти цялата енергия на електроните се освобождава на антикатода под формата на топлина (само 1-3% от енергията се превръща в радиация).

Веднъж попаднали в антикатодното вещество, електроните изпитват силно инхибиране и стават източник на електромагнитни вълни.

При достатъчно висока скорост на електроните, освен спирачно лъчение (т.е. лъчение, причинено от забавяне на електроните), се възбужда и характеристично лъчение (причинено от възбуждането на вътрешните електронни обвивки на антикатодните атоми).

Интензитетът на рентгеновото лъчение може да бъде измерен както чрез степента на фотографския ефект, така и чрез йонизацията, която произвежда в газообразни среди, особено във въздуха. * Колкото по-интензивно е излъчването, толкова по-голяма йонизация произвежда. Според механизма на взаимодействие с материята рентгеновото лъчение е подобно на y-лъчението. Дължината на вълната на рентгеновото лъчение е 10 -10 -10 -6 cm, гама лъчение -10-9 cm и по-ниско.

В момента рентгеновите лъчи се използват като средство за контрол. С помощта на рентгенови лъчи те контролират качеството на заваряването, хомогенността на съответните продукти и др. В медицината рентгеновите лъчи се използват широко за диагностика, а в някои случаи и като средство за въздействие върху раковите клетки.

Лекция № 11 (можете да направите 2 лекции)

ГАМА ИЗЛЪЧВАНЕ- електромагнитно излъчване, излъчвано по време на радиоактивен разпад и ядрени реакции, т.е. по време на прехода на ядрото на атома от едно енергийно състояние в друго.

Г.-и. използва се в медицината за лечение на тумори (виж Гама терапия, Лъчетерапия), както и за стерилизация на помещения, оборудване и лекарства (виж Стерилизация, студ). Като източници на Г.-и. използвайте гама излъчватели - естествени и изкуствени радиоактивни изотопи (вижте Изотопи, радиоактивни), по време на процеса на разпадане

кои гама лъчи се излъчват. Гама излъчвателите се използват за производството на източници на G.-i. с различна интензивност и конфигурация (виж Гама машини).

Гама лъчите са подобни по природа на рентгеновите лъчи, инфрачервените и ултравиолетовите лъчи, както и видимата светлина и радиовълните. Тези видове електромагнитно излъчване (виж) се различават само в условията на образуване. Например, в резултат на забавянето на бързо летящи заредени частици (електрони, алфа-частици или протони), възниква радиация на спирачното лъчение (виж); По време на различни преходи на атоми и молекули от възбудено състояние в невъзбудено състояние се излъчва видима светлина, инфрачервено, ултравиолетово или характерно рентгеново лъчение (виж).

В процеса на взаимодействие с материята електромагнитното излъчване проявява както вълнови свойства (интерферира, пречупва, дифрактира), така и корпускулярни. Следователно може да се характеризира с дължина на вълната или да се разглежда като поток от незаредени частици - кванти (фотони), които имат определена маса Mk и енергия (E = hv, където h = 6,625 × 10 27 erg × sec - квант на действие, или константа на Планк, ν = c/λ - честота на електромагнитното излъчване). Колкото по-висока е честотата и следователно енергията на електромагнитното излъчване, толкова повече се проявяват неговите корпускулярни свойства.

Свойствата на различните видове електромагнитно излъчване не зависят от метода на тяхното образуване и се определят от дължината на вълната (λ) или енергията на квантите (E). Трябва да се има предвид, че енергийната граница между инхибиторната и G.-i. не съществува, за разлика от такива видове електромагнитно излъчване като радиовълни, видима светлина, ултравиолетово и инфрачервено лъчение, всяко от които се характеризира с определен диапазон от енергии (или дължини на вълните), практически без припокриване. По този начин енергията на гама-лъчите, излъчвана по време на процеса на радиоактивно разпадане (виж Радиоактивност), варира от няколко десетки килоелектрон-волта до няколко мегаелектрон-волта, а по време на някои ядрени трансформации може да достигне десетки мегаелектрон-волта. В същото време съвременните ускорители генерират спирачно лъчение с енергии, вариращи от нула до стотици и хиляди мегаелектронволта. Въпреки това, инхибиторните и G.-i. се различават значително не само по отношение на образователните условия. Спектърът на спирачното лъчение е непрекъснат, докато спектърът на въртене, подобно на спектъра на характеристичното излъчване на атома, е дискретен (линия). Това се обяснява с факта, че ядрата, подобно на атомите и молекулите, могат да бъдат само в определени енергийни състояния и преходът от едно състояние в друго става внезапно.

Когато преминават през материята, гама лъчите взаимодействат с електроните на атомите, електрическото поле на ядрото, а също и със самото ядро. В резултат на това интензитетът на първичния лъч на G.-i отслабва. главно поради три ефекта: фотоелектрична абсорбция (фотоелектричен ефект), некохерентно разсейване (ефект на Комптън) и образуване на двойки.

Фотоелектричното поглъщане е процесът на взаимодействие с електроните на атомите, при който гама-квантите им предават цялата си енергия. В резултат на това гама квантът изчезва и неговата енергия се изразходва за отделяне на електрон от атома и придаване на кинетична енергия към него. В този случай енергията на гама кванта се прехвърля предимно към електроните, разположени в К-обвивката (т.е. в обвивката, която е най-близо до ядрото). С увеличаване на атомния номер на абсорбиращата субстанция (z), вероятността от фотоелектричния ефект се увеличава приблизително пропорционално на 4-та степен на атомния номер на субстанцията (z 4), а с увеличаване на енергията на гама лъчи, вероятността от този процес рязко намалява.

Некохерентното разсейване е взаимодействие с електроните на атомите, при което гама квант предава на електрона само част от своята енергия и импулс и след сблъсък променя посоката на своето движение (разсейва се). В този случай взаимодействието се осъществява главно с външните (валентни) електрони. С нарастването на енергията на гама лъчите вероятността от некохерентно разсейване намалява, но по-бавно от вероятността от фотоелектричния ефект. Вероятността на процеса се увеличава пропорционално на увеличаването на атомния номер на абсорбиращата субстанция, т.е. приблизително пропорционално на нейната плътност.

Образуването на двойки е процес на взаимодействие между G.-i. с електрическото поле на ядрото, в резултат на което гама квантът се трансформира в двойка частици: електрон и позитрон. Този процес се наблюдава само при енергия на гама кванта, по-голяма от 1,022 MeV (по-голяма от сумата на енергията, свързана с масата на покой на електрона и позитрона); с увеличаване на енергията на гама-квантовете, вероятността от този процес се увеличава пропорционално на квадрата на атомния номер на абсорбиращото вещество (z 2).

Наред с основните процеси на взаимодействие на G.-i. с материята се наблюдава кохерентно (класическо) Г.-I разсейване. Това е процес на взаимодействие с електроните на атома, в резултат на което гама квантът само променя посоката на своето движение (разсейва се), но енергията му не се променя. Преди и след процеса на разсейване електронът остава свързан с атома, т.е. енергийното му състояние не се променя. Този процес е значим само за G.-i. с енергия до 100 keV. При енергии на излъчване над 100 keV вероятността за кохерентно разсейване е с 1-2 порядъка по-малка от некохерентното разсейване. Гама лъчите също могат да взаимодействат с атомните ядра, причинявайки различни ядрени реакции (виж), наречени фотоядрени реакции. Вероятността от фотоядрени реакции е с няколко порядъка по-малка от вероятността от други процеси на взаимодействие между газ и радиация. с вещество.

По този начин, по време на всички основни процеси на взаимодействие на гама-квантите с материята, част от радиационната енергия се превръща в кинетична енергия на електрони, които, преминавайки през материята, произвеждат йонизация (виж). В резултат на йонизация в сложни хим. вещества има промяна в химичния им състав. свойства, а в живата тъкан тези промени в крайна сметка водят до биологични ефекти (вижте Йонизиращо лъчение, биологичен ефект).

Делът на всеки от тези процеси на взаимодействие G.-i. с вещество зависи от енергията на гама-квантите и атомния номер на абсорбиращото вещество. Така във въздуха, водата и биологичните тъкани абсорбцията, дължаща се на фотоелектричния ефект, е 50% при G.-I. енергия, равна приблизително на 60 keV. При енергия от 120 keV делът на фотоелектричния ефект е само 10%, а започвайки от 200 keV, основният процес, отговорен за отслабването на G.-i. в материята е некохерентно разсейване. За вещества със среден атомен номер (желязо, мед) делът на фотоелектричния ефект е незначителен при енергии над 0,5 MeV; за оловото трябва да се вземе предвид фотоефекта до енергията G.-i. около 1,5-2 MeV. Процесът на образуване на двойки започва да играе определена роля за вещества с нисък атомен номер от около 10 MeV, а за вещества с голям атомен номер (олово) - от 2,5-3 MeV. Отслабването на Г.-и. в дадено вещество, колкото по-силно се появява, толкова по-ниска е енергията на гама лъчите и толкова по-голяма е плътността и атомният номер на веществото. С тясна посока на лъча G.-i. намаляване на интензивността на моноенергийните G.-i. (състоящ се от гама кванти с еднаква енергия) се извършва съгласно експоненциалния закон:

където I е радиационният интензитет в дадена точка след преминаване през абсорбиращ слой с дебелина d, I o е радиационният интензитет в същата точка при липса на абсорбер, e е число, основа на естествените логаритми (e = 2.718), μ (cm -1) е линеен коефициент на отслабване, характеризиращ относителното отслабване на интензитета на G.-i. слой от вещество с дебелина 1 см; линейният коефициент на затихване е общата стойност, състояща се от линейните коефициенти на затихване τ, σ и χ, дължащи се съответно на процесите на фотоелектричен ефект, некохерентно разсейване и образуване на двойки (μ = τ+σ+χ).

По този начин коефициентът на затихване зависи от свойствата на абсорбера и от енергията на лазера. Колкото по-тежко е веществото и колкото по-ниска е енергията на лазера, толкова по-голям е коефициентът на затихване.

Библиография:Аглинцев К. К. Дозиметрия на йонизиращо лъчение, стр. 48 и др., М.-Л., 1950; Бибергал А. В., Маргулис У. Я. и Воробьов Е. И. Защита от рентгенови и гама-лъчи, М., 1960; Гусев Н. Г. и др., Физически основи на радиационната защита, стр. 82, М., 1969; Кимел Л.Р. и Машкович В.П. Защита от йонизиращи лъчения, стр. 74, М., 1972.

В. Я. Маргулис.