Физическая биохимия - Фрайфелдер Д.
Скачать (прямая ссылка):
Длина трека различных излучаемых частиц
При прохождении излучаемой источником частицы через ядер-ную эмульсию она постепенно теряет энергию в результате взаимодействия с ядрами и орбитальными электронами. Часть этой энергии приводит к возникновению дефектов в кристаллах галогенида серебра, вследствие чего они приобретают способность к проявлению (т. е. они становятся экспонированными). Наблюдаемое распределение проявленных зерен называется треком, который характеризуется тремя параметрами — длиной, плотностью зерен (либо число зерен на единицу длины, либо число зерен на общую длину трека) и формой (например, линейной, кривой, ломаной и т. д.). Эти параметры определяются массой частицы, ее энергией, свойствами эмульсии и способом ее проявления. Ниже будет обсуждаться зависимость от массы и энергии.
РИС. 6-3.
А—треки а-частиц, излучаемых торотрастом (двуокись тория) в тонком срезе селезенки кролика. Срез был покрыт жидкой эмульсией, которая затем затвердевала. После экспонирования эмульсию проявляли, а ядра окрашивали. Отметим высокую плотность зерен и прямизну треков и сравним их с частью Б. Треки имеют длину от 40 до 45 мкм. (Авторадиограмму предоставила Хильда Леви.) Б — трек |3-частицы с энергией 300 кэВ (средняя энергия), показывающий, что плотность зерен увеличивается в конце трека (отмечен стрелкой). Длина трека приблизительно 250 мкм (Herz R. НPhotographic Action of Ionizing Radiations, Wiley-Interscience, 1969).
а-Частицы
(х-Частицы имеют большую массу и два положительных заряда; обычно они обладают энергией от 4 до 8 МэВ *. Эти массивные частицы обычно малочувствительны к взаимодействиям с электронами, стремятся сохранить прямое направление движения после такого взаимодействия и обладают ярко выраженной способностью выбивать орбитальные электроны при прохождении через эмульсию. Это приводит к возбуждению практически всех
* Энергию испускаемых частиц измеряют в электронвольтах — это энергия, равная необходимой для переноса электрона против разности потенциалов в 1 В или 1,602* 10“19 Дж. Обычно используют единицы и кэВ и Мэв, равные соответственно 103 и 106 эВ.
кристаллов галогенида серебра, встречающихся на пути частицы; в результате образуются треки с очень высокой плотностью зерен. Поскольку а-частица взаимодействует с огромным числом орбитальных электронов, энергия ее быстро теряется, чем и обусловлена относительно малая длина трека (обычно от 5 до 40 мкм). Фотография треков а-частиц в толстой эмульсии представлена на рис. 6-3, А.
р-Частицы
р-Частицы являются электронами и поэтому легко рассеиваются орбитальными электронами. При взаимодействии р-частицы с другими электронами она быстро теряет энергию и резко изменяет направление движения в результате каждого взаимодействия. Величина изменения направления зависит от энергии частицы; при очень большой энергии импульс настолько велик, что частица имеет выраженную тенденцию к движению по прямой и отклоняется в минимальной степени. Следовательно, в связи с тем что энергия теряется при каждом взаимодействии с орбитальным электроном, вероятность изменения направления движения при каждом последующем взаимодействии возрастает. Отсюда, так как энергия частицы постоянно понижается, столкновения с другими электронами приводят к тому, что путь частицы становится все более замысловатым. С другой стороны, поскольку электронная плотность в веществе очень велика, эти резкие изменения направления движения взаимно компенсируются, так что на коротком расстоянии трек остается практически прямым (изредка р-частица проходит достаточно близко от ядра, при этом она под действием поля ядра изменяет направление движения). Плотность зерен (мера числа взаимодействий на единицу длины видимого пути) увеличивается с потерей частицей энергии, т. е. плотность зерен всегда будет большей в конце трека, чем в его начале ('рис. 6-3,5); на этом основано определение направления движения частицы в эмульсии.
Все сказанное выше относится и к a-трекам, где плотность зерен также увеличивается к концу трека. Принципиальное различие между а- и p-треками состоит в том, что заряд и большая масса а-частицы приводит к взаимодействию с большим числом электронов на единицу длины, чем в случае р-частицы; при этом теряется много энергии на единицу длины, в результате чего а-частица имеет более короткий трек, чем р-частица с той же энергией.
Как отмечалось в гл. 5 (рис. 5-1), каждый изотоп обладает широким энергетическим спектром испускаемых р-частиц. Отсюда очевидно, что для любого изотопа будет характерен большой набор длин треков.
на
У7У//7/////№//*У/Ж;;///'7777777Л
в
vzzzzzzzzzzz^m
W//WW/T/1 nob
рдшед
межЬу
РИС. 6-4.
Четыре типа относительного расположения источника и эмульсии. Обозначение «под» соответствует покрывающей пленке или погружению. Расположение «между» применяется в случае, когда требуется очень толстый слой эмульсии.
Взаимное расположение источника излучения и эмульсии
Условимся в дальнейшем под термином эмиттер понимать распадающиеся ядра, а под термином источник — сумму потенциальных эмиттеров.
