Что такое первичная ионизация
Виды ионизирующих излучений
Радиоактивность— самопроизвольное превращение (распад) атомных ядер некоторых химических элементов (урана, тория, радия, калифорния и др.), приводящее к изменению их атомного номера и массового числа. Такие элементы называются радиоактивными.
Радиоактивные вещества распадаются со строго определенной скоростью, измеряемой периодом полураспада, т. е. временем, в течение которого распадается половина всех атомов. Радиоактивный распад не может быть остановлен или ускорен каким-либо способом.
Если поместить радий в свинцовую коробку с узкой щелью, то с помощью приборов можно определить, что через нее выходит пучок излучений, который разделяется в магнитном поле (рис. 1).
Излучение, отклоняющееся в сторону Севера, называется a-излучением, Юга — b-излучением; излучение, не отклоняющееся магнитным полем, называется g-излучением (оно не имеет электрического заряда).
Альфа-излучение — поток положительно заряженных частиц (ядер атомов гелия) движущихся со скоростью около 20 000 км/с.
Бета-излучение — поток отрицательно заряженных частиц (электронов). Их скорость приближается к скорости света.
Гамма-излучение представляет собой коротковолновое электромагнитное излучение. По свойствам оно близко к рентгеновскому, но обладает значительно большей скоростью и энергией. Оно распространяется со скоростью света.
Ионизирующие излучения имеют ряд общих свойств, два из которых — способность проникать через материалы различной толщины и ионизировать воздух и живые клетки организма — заслуживают особенно пристального внимания.
Ионизирующие излучения, проходя через различные вещества, взаимодействуют с их атомами и молекулами. Такое взаимодействие приводит к возбуждению атомов и вырыванию отдельных электронов из электронных оболочек нейтрального атома. В результате атом, лишенный одного или нескольких электронов, превращается в положительно заряженный ион — происходит первичная ионизация. Выбитые при первичном взаимодействии электроны, обладающие определенной энергией, сами взаимодействуют со встречными атомами и также создают новые ионы — происходит вторичная ионизация. Электроны, потерявшие в результате многократных столкновений свою энергию, остаются свободными или присоединяются, «прилипают» (в газах) к какому-либо нейтральному атому, образуя отрицательно заряженные ионы. Таким образом, энергия излучения при прохождении через вещество расходуется в основном на ионизацию среды. Число пар ионов, создаваемых ионизирующим излучением в веществе на единице пути пробега, называется удельной ионизацией, а средняя энергия, затрачиваемая ионизирующим излучением на образование одной пары ионов — средней работой ионизации.
По мере продвижения заряженная частица теряет свою энергию, а на некотором расстоянии от начала пути скорость ее становится равной скорости теплового движения атомов и молекул среды. Расстояние, пройденное частицей от места образования до места потери ею избыточной энергии, называется длиной пробега.
Дата добавления: 2015-08-14 ; просмотров: 1121 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Понятие об ионизирующем излучении (ИИ)
Важнейшим свойством различных ядерных превращений является их способность образовывать различные виды ионизирующих излучений (ИИ), которые, в свою очередь, при прохождении различных сред (газы, твердые тела и жидкости) неорганического или органического происхождения вызы-
вают в них ионизацию атомов и молекул. Это приводит к образованию электрически заряженных частиц – ионов (катионов и анионов).
Ионизирующая радиация называется «ионизирующей» потому, что при прохождении через любое вещество заряженных или нейтральных частиц, а также квантов электромагнитного излучения происходит ионизация: элек-трически нейтральные атомы и молекулы возбуждаются и возникают поло-жительные и отрицательные ионы и свободные электроны. Действие ионизи-рующего излучения существенно отличается от действия химических веществ тем, что радиация не может «растворяться» (Остапенко В.А., 2002) до всё более низкой концентрации. Переданная энергия концентрируется вдоль трека электрона или кванта электромагнитного излучения и эту локальную концентрацию энергии нельзя уменьшить. Потому радиационное загрязнение – самое опасное для живых существ (Яблоков А.В., 2002).
По мере продвижения заряженная частица теряет свою энергию, а на некотором расстоянии от начала пути скорость её становится равной скорости теплового движения атомов и молекул среды. Расстояние, пройденное частицей от места образования до места потери ею избыточной энергии, называется длиной пробега.
На каждую пару ионов возникает, кроме того, два-три возбуждённых атома или молекулы, в которых при столкновении происходит перемещение электронов на оболочках. В результате атом или молекула приобретают избыточную энергию, которая излучается или в виде фотонов видимого, ультрафиолетового света, или в виде рентгеновских лучей и гамма- квантов.
Количество образовавшихся ионов и их пространственное расположение
неодинаково для различных видов излучений. Это, прежде всего, зависит от проникающей способности излучений. Наибольшей проникающей способностью обладают гамма-лучи, рентгеновские лучи и быстрые нейтроны, затем бета-частицы и, наконец, альфа-частицы.
Следовательно, при внешнем облучении наибольшую опасность представляет поток быстрых нейтронов, так как они обладают и высокой плотностью ионизации и довольно большой проникающей способностью. А при попадании радиоактивных веществ внутрь организма наиболее опасны, кроме нейтронов, альфа-частицы, так как они обладают высокой плотностью ионизации.
Радиобиологические эффекты, возникающие при воздействии ИИ на живые организмы, обусловлены, прежде всего, количеством энергии, поглощенной единицей объема биологической ткани. Вплоть до начала пятидесятых годов прошлого столетия для измерения количества радиации использовалась единица экспозиционной дозы «рентген» (Р). Один рентген соответствовал эффекту действия 1 г радия-226 за час на расстоянии одного метра и обнаруживался по покраснению кожи руки.
духа при температуре 0ºС и атмосферном давлении 760 мм рт. ст. приводит к образованию 2,08•10 9 пар ионов.
Ионизирующие излучения по своей природе неоднородны, т.к. создаются различными видами радиоактивных лучей.
Мифы и факты: что такое ионизация?
ИОНИЗАЦИЯ ВОЗДУХА ОТНОСИТСЯ К ЧИСЛУ МОДНЫХ ТЕРМИНОВ, О НЕЙ МНОГО ГОВОРЯТ, ВСЕ УБЕЖДЕНЫ В ЕЕ ПОЛЬЗЕ, НО, ПО СУТИ, МАЛО КТО ПОНИМАЕТ, ЧТО ЭТО ТАКОЕ НА САМОМ ДЕЛЕ И ЗАЧЕМ НУЖНО ЧЕЛОВЕКУ.
Что такое ионизация?
За последние десять лет мы все чаще слышим это словосочетание: ионизация воздуха. Что это такое на самом деле? Ионизация – это физический процесс отрыва электрона от молекул или атомов газов, в результате чего из одной нейтральной молекулы образуются две с разным зарядом: отрицательная, получившая «бонусный» электрон, и положительная, которая его потеряла.
В природе ионизация воздуха происходит естественным путем, наиболее остро она ощущается в хвойных лесах, горах и на море. Обычно воздух ионизируется с помощью молний и космического излучения, а самому процессу подвергается кислород и озон. Ионизированные молекулы газа называют аэроионами, а их присутствие и делает свежий природный воздух полезным человеку. Ионизация воздуха в квартире естественным образом не происходит, так как нет прямого воздействия ее природных источников, и мы прибегаем к специальным приборам – ионизаторам – или технике с такой функцией. Но для чего нужна ионизация воздуха в квартире и нужна ли она вообще?
Польза и вред ионизации
Итак, функция ионизации воздуха – создание аэроионов в воздухе. В природе количество аэроионов, в среднем, в 10-15 раз больше, чем в городском воздухе, загрязненном выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. В доме на качество воздуха также влияют испарения от техники и электромагнитное излучение телевизоров и компьютеров. Пожалуй, на этом железные факты про ионизацию закончены.
Насыщение воздуха ионами сейчас широко разрекламировано, оговоримся сразу, доказанных как негативных, так и позитивных эффектов от ионизации нет, во всяком случае, в медицине однозначных рекомендаций по ее поводу нет. Информация о пользе и вреде ионизации может быть Вам полезна, если Вы задумываетесь о приобретении такого прибора или уже им владеете, но она не подтверждена авторитетными источниками.
Согласно открытым источникам, у аэроионов, а точнее, у насыщенного ими воздуха, есть свои плюсы. Прежде всего, они активизируют работу эритроцитов, увеличивая газообмен в легких на 10%. Именно этот фактор по большей части обусловливает все другие эффекты ионизации воздуха:
Однако именно эти свойства аэроионов имеют и оборотную сторону. Если есть ионизация воздуха в квартире, полезно или вредно она воздействует на ее жителей, во многом зависит от них и их состояния здоровья. Итак, вредные свойства аэроионов.
Кроме того, вокруг ионизатора могут образовываться круги пыли, помещение с ионизатором нуждается в постоянной влажной уборке, включая стены. Мы можем рекомендовать совмещать ионизатор с качественным очистителем-обеззараживателем воздуха, который защитит Вас от распространения частиц пыли, вирусов и инфекций.
Техника для ионизации
Сегодня существует множество приборов для ионизации воздуха, техника может выполнять только эту функцию, а может и совмещать ее с другими. В любом случае, при использовании ионизатора нужно помнить два условия:
Все ионизаторы можно разделить на униполярные и биполярные. Первые вырабатывают только отрицательно заряженные аэроионы и могут выделять большое количество вредного для человека озона в процессе своей работы. Вторые создают аэроионы обоих зарядов, что позволяет избежать появления электростатического поля и сократить выработку озона. При выборе ионизатора или прибора с такой функцией обязательно обратите внимание на наличие гигиенического сертификата, который подтверждает само наличие ионизации и безопасность прибора для человека. Кроме того, если количество заявленных аэроном превышает 50 000 – прибор должен иметь еще и медицинский сертификат.
Люстра Чижевского
Электроэффлювиальный ионизатор, который крепится к потолку и действительно напоминает люстру. Она ионизирует воздух с помощью электрического тока, конструкция прибора позволяет контролировать напряжение и количество получаемых аэроионов. При этом люстра Чижевского – униполярна, она создает больше озона, чем допустимо, и поэтому редко рекомендуется для домашнего применения и считается устаревшей.
Ионизатор
Прибор, выполняющий только функцию ионизации. Существуют разные модели и производители, однако при выборе такого прибора, помимо его типа, следует обратить внимание на радиус работы, наличие вентилятора, который ускорит процесс распространения аэроионов по комнате, количество вырабатываемых ионов и соотношение отрицательных и положительных, оптимальным считается превышение в пользу отрицательных примерно на треть.
Очиститель воздуха с ионизацией
Ионизация в данном случае выступает отдельной функцией. Особенно важно, чтобы выработка аэроионов регулировалась отдельно, так как очистителю лучше работать в режиме нон-стоп. Обратите внимание на систему фильтрации, учитывая особенности аэроионов, лучше всего, чтобы очиститель имел высокий класс очистки, способный задерживать даже мельчайшие частицы пыли, а также возможность обеззараживания.
Помните, все, что не сможет очистить такой прибор, и все, что скопится на его фильтрах, получит заряд и разнесется по всей комнате, а потом попадет в легкие.
Увлажнитель воздуха с ионизацией
Наиболее спорное, на мой взгляд, решение. В большинстве случаев увлажнитель создает питательную среду для всех микроорганизмов, а ионизатор, в свою очередь, способствует их распространению. В таком случае следует особое внимание уделить обеззараживанию воздуха.
Учитывая всю специфику ионизации и достаточно спорные эффекты ее воздействия, кажется наиболее разумным не смешивать эту функцию с другими, да и использовать ее крайне осторожно, так как однозначно на пользу она пойдет только уже здоровому человеку, а вот больному способна нанести существенный вред. В любом случае, перед использованием ионизатора лучше проконсультироваться с врачом.
Дозиметрия ионизирующих излучений
Конспект лекции с компьютерной моделью
Наши задачи: познакомить с естественными и искусственными источниками излучений, единицами измерения, величинами опасных и безопасных доз радиации.
Человечество всегда жило вместе с радиацией. Но только в двадцатом веке возник вопрос о действии излучений на человека и окружающую среду. Возник, т.к. появились искусственные источники радиации.
В 1896 году французский физик А.Беккерель открыл явление радиоактивности: он обнаружил, что соль урана испускает какое-то излучение. 
Рис.2 1896 г. 
Рис.1 3 типа излучения
Под ионизирующим излучением понимают любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов разных знаков. Процессы взаимодействия излучений с веществом рассмотрены в лекции.
Единицы измерения количества излучения
Естественные и искусственные источники излучений
Как уже говорилось, человечество всегда жило вместе с радиацией. Естественный фон создают космическое излучение, излучение от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре. Человек подвергается облучению двумя способами. Радиоактивные вещества могут находиться вне организма и облучать тело снаружи; в этом случае говорят о внешнем облучении. Или же они могут оказаться в воздухе, которым дышим, в пище или воде и попасть внутрь организма. Такое облучение называю внутренним. Например, в теле человека есть калий, 0.0119% его составляет радиоактивный изотоп 40 K. Так что мы сами себя облучаем.
Все жители Земли подвергаются облучению, но в некоторых местах планеты оно в разы больше среднего. Такие места есть в Бразилии, Индии из-за обилия радиоактивных пород.
Эти же данные в виде диаграммы. Заметим, атомные электростанции дают незначительный вклад в суммарную дозу облучения человечества.
Рис.3 Источники радиоактивного облучения среднестатистического россиянина за год
Безопасные дозы радиации
Безопасными эти дозы являются в том смысле, что в настоящее время медики не могут обнаружить последствий облучения, ни немедленных, ни отдаленных. Значения с развитием медицины понижаются.
Какие ткани повреждаются в наибольшей степени? Установлено, что наибольшей чувствительностью к излучению обладают ткани, клетки которых активно делятся: костный мозг, эпителий кишечника. Главное в радиационном эффекте не повреждение клетки, а потеря ее способности к делению.
Поэтому влияние облучения носит неравномерный характер, облучение одной и той же дозой дает разный эффект для разных тканей. Ниже в таблице приведены весовые коэффициенты для разных органов и тканей.
Значения тканевых весовых множителей wt для различных органов и тканей.
Сумма коэффициентов равна единице.
И, наконец, приведем последствия облучения человека большими дозами.
Клинические формы, тяжесть и исходы болезни при внешнем относительно равномерном облучении человека
Подведем итог: Безопасной дозой облучения для населения считается 5 мЗв/год (0.57 мкЗв/час). Для сотрудников, работающих на установках с излучением и находящихся под постоянным медицинским контролем, в 10 раз больше.
Компьютерная модель познакомит Вас с естественными и искусственными источниками излучений. В зависимости от условий проживания и рода деятельности Вы сможете оценить свою индивидуальную дозу и решить, опасно ли это.
ИОНИЗАЦИЯ
электронами). Доминирующим процессом является одноэлектронная И.- удаление из атома одного (обычно внеш.) электрона. Кинетич. энергия ионизующего электрона при этом должна быть больше или равна энергии связи электрона в атоме. Мин. значение кинетич. энергии ионизующего электрона наз. порогом (границей) ионизации. Сечение И. атомов, молекул и ионов электронным ударом равно нулю в пороге, возрастает (приблизительно по линейному закону) с ростом кинетич. энергии, достигает макс, значения при энергиях, равных нескольким (2-5) пороговым значениям, автоионизационных состояний либо И. внутр. оболочек атома. Последние процессы можно рассматривать независимо, поскольку их вклад в И. связан с др. электронными оболочками атома.
Рис. 2. Ионизация атомов Zn электронным ударом вблизи порога.
В областях малых и средних энергии налетающего электрона (uхl) важнейшим эффектом, влияющим на величину si, является эффект обмена, связанный с тождественностью налетающего и выбитого из атома электронов [2]. Расчёт si одноэлектронной И. в рамках теории возмущений с учётом эффекта обмена приводит к удовлетворит, согласию с экспериментом для большинства атомов и ионов [244].Усовершенствование (и усложнение) методов расчёта позволяет описать детальную структуру ионизац. кривых, а также распределение освободившихся электронов по энергии и углу рассеяния (т. и. дифференц. сечения).Указанная выше скорость И. (1) в предположении максвелловского распределения электронов по скоростям может быть представлена в виде
Рис. 3. Ионизации атома водорода протонами: 1 — экспериментальные данные; 2 — расчёт в приближении Борна; 3 — расчёт [7].
Рис. 5. Ионизация молекулярного водорода атомами водорода (кривая 1)и протонами (кривая 2).
1/l.) Вблизи границы фотоионизации (w-w г Ъw г)
вдали от границы (w-w г дw г)
Рис. 6. Фотоионизация атомов щелочных металлов: лития(1 — эксперимент; 2 — расчёт) и натрия (3 — эксперимент;4 — расчёт).
фотопоглощения фотона фиксированной частоты следующим образом: