Лекция 8. Рентгеновское излучение, виды, спектры. Радиоактивность. Ионизирующие излучения. Дозиметрия ионизирующего излучения

Связь с последующей деятельностью

Изучение курса «Биофизика»:
Рентгеноструктурный анализ
Рентгеновская томография
Воздействие ионизирующих излучений на

1. Внесистемная единица измерения энергии

1 эВ

Энергия ионизации атома водорода:

2,18·10-18 Дж =

1 а.е.м. ~ 931,5 МэВ

2.Внесистемная единица измерения массы:

1 а.е.м. = 1,6606

История

Вильгельм Конрад Рентген – НП №1 1901 год

8 ноября 1895

(1887

Источник Х – лучей:

Вакуумированная трубка

(-) подогреваемый катод (К)

Термоэлектрон

Доказательство волновой природы Х – лучей:

Расстояние между «щелями»: d ≈ λ
→

α

d

O

A

B

C

Интерференция
когерентных лучей
1 и 2

разность хода лучей 1 и 2

вывести

Формула Вульфа – Брэггов

Максимум интерференции (дифракции) Х – лучей
наблюдается при условии:

Идея

Спектр рентгеновского излучения:
распределение энергии РИ по длинам волн

rλ,U

λ

λ0

Тормозная часть спектра рентгеновского излучения

rλ,U

λ

λ01

U1

λ02

U2 >U1

Теория Максвелла: источник ЭМВ – движущийся
с ускорением электрический заряд, например:
электрон,

Энергия Х – кванта:

Очень грубая модель энергетического состояния
электрона, связанного с атомом:
ступеньки разной высоты и

Электрон в основном состоянии

Внешнее воздействие: ε = hν > Е2 –

Основное состояние

Вероятность состояния 3 меньше, чем 1 или 2,
происходит самопроизвольный процесс

Квант

Выводы:

1. Энергия электрона в атоме может иметь только
дискретные (ступенчатые) значения Е1,

Атом вещества анода (антикатода)

Энергетическая схема электронных состояний в
атомах вещества анода:

Энергетическая

– термоэлектрон, разогнанный электрическим полем

«Нормальный атом»

3. Спектр поглощения (излучения) атома
состоит из отдельных линий, соответствующих
частотам (длинам

Вывод:

по спектру излучения (поглощения) можно
однозначно идентифицировать атом

Закон Мозли для характеристического

Взаимодействие Х – излучения с веществом

1. Когерентное рассеяние (отражение):

Изменение направления

μ – линейный коэффициент ослабления

– массовый коэффициент ослабления

Z – порядковый

Выводы:
Х – излучение обладает высокой проникающей
способностью.
2. Проникающая способность различна для
различных веществ

ИРИ

ПРИ (Э)

Проекция 1

Проекция 2

РТ: сумма проекций = пространственное представление

Радиоактивность

Ядро 1 →
→ ядро 2 + элементарная частица 2

Z –

Естественная и искусственная

α – распад:

Протонная радиоактивность

Спонтанное деление ядер тяжелых элементов

Распады

β – распад:

Взаимные превращения в ядре протона и нейтрона

–

Закон радиоактивного распада

Ионизирующие излучения:

Х – излучение;
γ – излучение

потоки заряженных частиц:

α – излучение;
β –

Взаимодействие излучения с веществом =

= изменение состояния носителей излучения +
+

Физическая стадия

Носитель изменяет направление распространения
и теряет энергию

Вещество изменяет энергетическое и электрическое
состояние

Количественные оценки свойств излучения и вещества
при их взаимодействии на первой стадии:

1.

2. Линейная плотность ионизации:

i = f (свойства вещества; E; q )

3.

α – излучение

Направление движения не меняется

β – излучение

Направление движения меняется

γ – излучение

μ – линейный коэффициент ослабления

Действие излучения на вещество

1. Поглощенная доза:

1 Гр = 100 рад

Физическое воздействие

2.

3. Экспозиционная доза

Равна заряду всех положительных ионов,
образующихся под действием излучения

1 – 4,5

4. Эквивалентная доза:

[Н] = 1 Зв = 100 бэР

Биологическое воздействие