Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Клайнкнехт К. -> "Детекторы корпускулярных излучений" -> 4

Детекторы корпускулярных излучений - Клайнкнехт К.

Клайнкнехт К. Детекторы корпускулярных излучений — M.: Мир, 1990. — 224 c.
ISBN 5-03-001873-5
Скачать (прямая ссылка): detkorpus1990.pdf
Предыдущая << 1 .. 2 3 < 4 > 5 6 7 8 9 10 .. 65 >> Следующая

D = dEo/g dK
Единицей измерения D является рад:
1 рад = 10 ~ 2 Дж/кг, или
1 грей =1 Гр » 1 Дж/кг.
(1.10)
б. Экспозиционная доза D/, которая определяется как заряд ?, выделившийся в результате облучения воздуха с плотностью qa*
dQ
QAdV
(Ml)
Единица измерения экспозиционной дозы — рентген (P):
1 P = 2,58-КГ4 Кл/(кг воздуха). (1.12)
Экспозиционная доза в 1 P в воздухе соответствует 1 Р/е ~ ~ 1,61-1015 ионы/кг, а поглощенная доза составляет 1 P-Wt/e9 где W1— средняя энергия, необходимая для образования одной электрон-ионной пары в воздухе. Так как для воздуха Wi = 33,7 эВ, то для поглощенной дозы получаем D = 0,87 рад, что соответствует экспозиционной дозе 1 Р.
в. Эквивалентная доза есть мера воздействия излучения на человеческое тело. Она определяется как
= «-А
(1.13)
где q — эмпирический коэффициент биологического воздействия разных видов излучения («коэффициент качества»). Единицей эквивалентной дозы является бэр (биологический эквивалент рентгена):
1 бэр = д-1 рад.
С 1986 г. действует также новая единица системы СИ зиверт (Зв): 1 Зв = 100 бэр.
14
1. Физические основы регистрации излучений
Эмпирический коэффициент q составляет примерно 1 для у-квантов и электронов; q = 10 для а-частиц, протонов и дейтонов; q = 20 для тяжелых ядерных фрагментов и 2 < q < 10 для нейтронов в зависимости от их энергии.
1.1.3. Искусственная радиоактивность
Заряженные частицы достаточно высокой энергии от ускорителей или нейтроны от ядерных реакторов могут преодолеть куло-новский барьер стабильных ядер и вызвать ядерные реакции. При этом образуются радиоактивные ядра.
Так, нейтроны от реакторов используются для получения главным образом /З-излучателей с периодом полураспада от долей секунды до 105 лет. Большинство /3-активных ядер являются также источниками у-квантов, так как многие /3-переходы приводят к образованию возбужденных состояний дочерних ядер, которые в свою очередь путем последовательных испусканий у-квантов переходят в основное состояние. Иногда 0-распады приводят непосредственно к переходу на основные состояния дочерних ядер, и некоторые из этих «чистых» /3-излучателей приведены в табл. 1.
Таблица L «Чистые» ?-излучатели
Изотоп Максимальная энергия Период полураспада
?-частиц, кэВ tin
3H 18,6 12,26 лет
14C 156 5730 лет
ЗЗр 248 24,4 дня
90Sr 546 27,7 лет
2,27 • 103 64 часа
"Tc 292 2,1¦1O5 лет
Для калибровки детекторов необходимы моноэнергетические электроны, какими являются электроны внутренней конверсии. Это электроны одной из атомных оболочек, которые испускаются при снятии ядерного возбуждения, если испускание у-квантов запрещается правилами отбора. Такими источниками конверсионных электронов являются, например, 137Cs (625 кэВ), 110mAg —110Ag (656 и 885 кэВ) и П3/П1п (393 кэВ).
Одним из способов снятия возбуждения является испускание моноэнергетического у-излучения. Эти возбужденные состояния часто
1.1. Область применения детекторов излучений
15
представляют собой продукты /З-распада. В таком случае период полураспада этого у-излучения определяется /3-распадом материнских ядер. Некоторые примеры таких ядер приведены табл. 2.
Таблица 2, Источники 7-квантов
Родительское ядро „ „
в 0-распаде hn Дочернее ядро Еу, кэВ
22Na
57Co
60
Со
137
Cs
2,6 лет 272 дня
5,27 лет
30,0 лет
22Ne 57Fe
«0Ni
137
Ba
1274 14,4
122,1 1173,2 1332,5
661,6
Моноэнергетические фотоны с энергией в области нескольких килоэлектронвольт образуются также в результате перестройки атомных оболочек. Часто используемый источник такого типа —55Fe, который испускает у-кванты с энергией 5,9 кэВ от АГа-линии Mn. Эта энергия соответствует ионизационным потерям энергии заряженной частицы с минимальной ионизацией на длине трека в несколько сантиметров в газах при нормальных условиях. Следовательно, фотоэлектроны, образованные фотоном с такой энергией в результате фотоэффекта в газе, могут использоваться для калибровки газонаполненных счетчиков.
Для калибровок используются также моноэнергетические а-ча-стицы. Они образуются в результате реакции zX-* z-\X + «» причем скорость распада определяется вероятностью туннелирования а-частицы через потенциальный барьер образующегося ядра. Поэтому скорость распада экспоненциально зависит от энергии Еа испускаемых а-частиц. Область значений периода полураспада лежит в широком диапазоне — от 1010 лет при Еа = 4 МэВ до нескольких дней при Еа = 6,5 МэВ. В лабораторных условиях для калибровок используются источники с промежуточными значениями периода полураспада, например 241Am с периодом полураспада 433 дня и двумя а-линиями — 5,49 МэВ и 5,44 МэВ.
1.1.4. Ускорители частиц
Для изучения атомных ядер и их составных частей требуется изучение процессов рассеяния элементарных частиц на ядрах и нуклонах при возможно больших значениях энергии в системе центра
16
1. Физические основы регистрации излучений
масс. Для этого были созданы и продолжают совершенствоваться ускорители частиц.
Для ускорения протонов используются электростатический ускоритель Ван де Граафа, циклотрон со слабой фокусировкой и синхроциклотрон, которые ускоряют протоны до энергии в лабораторной системе координат 15, 20 и 500 МэВ соответственно. В 1956 г. Е. Курант и Н. Шнайдер использовали принцип жесткой фокусировки, основанный на изменении градиента магнитного поля вдоль круговой орбиты. Этот принцип позволил создать протонные ускорители с энергией до 30 ГэВ: протонный синхротрон (PS) Европейской лаборатории физики частиц CERN в Женеве и синхротрон со знакопеременным градиентом (AGS) в Брукхейвенской национальной лаборатории в Аптоне близ Нью-Йорка. Оба ускорителя действуют и сегодня. Более крупный вариант ускорителя такого типа введен в действие в 1967 г. в Протвино близ Серпухова. Энергия протонов на этом ускорителе достигает 76 ГЪВ. Для энергий до 450 ГэВ были построены два больших гротонных синхротрона: в лаборатории им. Ферми (Fermiiab) в Чикаго и в CERN (суперпротонный синхротрон, SPS). В Fermiiab удалось впервые использовать импульсные сверхпроводящие магниты с максимальным магнитным полем 4,5 Тл вместо обычных электромагнитов. При этом энергия ускорителя в Fermiiab повысилась до Ер = 1000 ГэВ («теватрон»). Этой энергии протонов в лабораторной системе соответствует энергия в системе центра масс (с.ц.м.) Vs = \J2mpEp « 45 ГэВ для столкновений протонов с массой тр.
Предыдущая << 1 .. 2 3 < 4 > 5 6 7 8 9 10 .. 65 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed