Что такое гамма излучения. Что такое гамма излучения

В случае гамма-излучения квантовая природа излучения становится более очевидной. Во всех наблюдаемых явлениях гамма-фотоны ведут себя как частицы с импульсом. Гамма-лучи — это электромагнитные волны, но такие волновые явления, как дифракция, очень трудно наблюдать.

Задача обучения

• Это наивысшее электромагнитное излучение с энергией больше 100 кэВ, частотой – 10 19 Гц и длиной волн – 10 пикометров.
• Гамма-лучи при радиоактивном распаде определяются этой категорией, не основываясь на энергии, поэтому нет нижнего предела.
• По характеристикам совпадают с рентгеновскими лучами, но отличаются источником происхождения.
• Среди природных источников: радиоизотопы и космические лучи.
• Это ионизирующая разновидность, поэтому несет биологическую опасность.

• Гамма-лучи – высокочастотное электромагнитное излучение, созданное при радиоактивности.
• Гамма-распад – ядерная реакция с производством гамма-лучей.
• Ионизирующее излучение – может привести к ионизации в веществах.

Гамма-излучение

Гамма-лучи — это высокочастотные, энергичные электромагнитные лучи. Обычно они превышают 10 экзахат (10 19 Гц) по энергии 100 кэВ и длине волны 10 пикометров (меньше диаметра человека). Для гамма-излучения при радиоактивном расщеплении не существует нижнего предела, так как оно попадает в эту категорию независимо от своей энергии.

Гамма-излучение от атомных ядер (c)

Это ионизирующие лучи, поэтому они представляют собой биологический риск. Они образуются в результате расщепления высокоэнергетических ядер (гамма-расщепления) и других процессов. Гамма-лучи были открыты в 1900 году Полем Виллардом, который изучал радиорасщепление. В 1903 году Эрнест Резерфорд дал ему название «гамма».

Источники гамма-лучей

Естественные источники гамма-излучения включают радиоактивные изотопы, такие как калий 40S, и вторичное излучение от контакта с атмосферными лучами мозга. Некоторые земные источники производят гамма-излучение, но не имеют ядерного происхождения. Это молнии и зеленые гамма-вспышки.

Многие гамма-лучи образуются в результате астрономических процессов. Это тормозное излучение, комптоновские инверсии и высокоэнергетические электроны, которые производят вторичное гамма-излучение в современных передачах. Большинство из них отталкиваются от земной атмосферы и обнаруживаются космическими аппаратами. Искусственные источники поступают из ядерных реакторов и высокоэнергетических природных экспериментов.

Естественные источники гамма-излучения включают радиоактивные изотопы, такие как калий 40S, и вторичное излучение от контакта с атмосферными лучами мозга. Некоторые земные источники производят гамма-излучение, но не имеют ядерного происхождения. Это молнии и зеленые гамма-вспышки.

Содержание

В отличие от световых лучей А и В, гамма-лучи не обходятся электрическими и магнитными полями и характеризуются большей проникающей способностью при равном воздействии и других равных условиях. Гамма-лучи вызывают ионизацию людей в веществе. Основные процессы, происходящие при прохождении гамма-лучей через вещество:.

— энергия гамма-кванта поглощается электроном оболочки атома, и электрон, совершая работу выхода, покидает атом (который становится ионизированным). — гамма-квант рассеивается при взаимодействии с электроном, при этом образуется новый гамма-квант, меньшей энергии, что также сопровождается высвобождением электрона и ионизацией атома. — гамма-квант в поле ядра превращается в электрон и позитрон.
• Ядерный фотоэффект — при энергиях выше нескольких десятков МэВ гамма-квант способен выбивать нуклоны из ядра.

Использование

Применение гамма-лучей:.

• Гамма-дефектоскопия, контроль изделий просвечиванием γ-лучами.
• Консервирование пищевых продуктов.
• Стерилизация медицинских материалов и оборудования.. .
• Гамма-каротаж в геологии.
• Гамма-высотомер, измерение расстояния до поверхности при приземлении спускаемых космических аппаратов.
• Гамма-стерилизация специй, зерна, рыбы, мяса и других продуктов для увеличения срока хранения 3 .

Детектирование

Гамма-лучи могут быть обнаружены различными детекторами ионизирующего излучения ядерного автогенного происхождения (искровыми, газовыми, полупроводниковыми и т.д.).

В зависимости от дозы и продолжительности воздействие гамма-излучения может вызвать хроническую и острую лучевую болезнь. Стохастические эффекты радиации включают различные виды рака. В то же время гамма-излучение подавляет рост раковых и других быстро делящихся клеток. Гамма-излучение является мутагенным и тератогенным.

Исключением является астрономия, где гамма-излучение может возникать в сверхновых и других высокоэнергетических процессах, не связанных с радиоактивным распадом. Наиболее яркими примерами являются долговременные всплески гамма-излучения, механизмы образования которых не сходятся с радиоактивным расщеплением. Они связаны с распадом звезд — сверхъестественных звезд.

Источники

Источники гамма-лучей также можно найти повсюду вокруг нас. К счастью, они обычно не излучают такую энергию, которая могла бы причинить нам вред. В природе их основным источником является распад естественных радиоактивных изотопов и космическое излучение.

Источником гамма-излучения обычно является атомное ядро. Гамма-излучение испускается отдельными ядрами в результате радиоактивного разрушения. Ядра, испускающие гамма-излучение, устраняют избыток энергии и переходят из стимулированной ситуации в основную.

Взаимодействие с веществом

Гамма-излучение известно как ионизирующее излучение. Это означает, что он может взаимодействовать с веществом и ионизировать отдельные частицы и молекулы. Выделяют три основных процесса взаимодействия гамма-излучения с веществом.

1. Собственный фотоэлектрический эффект, при котором падающий на вещество фотон передает всю свою энергию электрону на атомных оболочках, отрывая его от атомов или перемещая на более высокий энергетический уровень.
2. Комптоновское рассеяние (эффект Комптона), при котором фотон гамма-излучения передает часть своей энергии электрону (рис. 3). Движение электрона и фотона после рассеяния подчиняется принципу сохранения энергии и импульса. В одном акте взаимодействия обычно происходит небольшое изменение энергии кванта гамма-излучения. Изменение энергии фотона зависит от угла рассеяния ( θ ), т.е. угла между вектором скорости фотона после рассеяния и до рассеяния. Максимальная передача энергии происходит в результате обратного рассеяния, то есть когда фотон после рассеяния движется в направлении, противоположном первоначальному ( θ = 180° ).

Явление Комптона, названное в честь открытия Артура Холли Комптона, представляет собой неупругое рассеяние фотонов от заряженных частиц. Обычно это электрон. Если рассеяние приводит к уменьшению энергии, это соответствует увеличению длины волны фотона (который может быть фотоном Х-расплава или гамма-лучом), поскольку часть энергии фотона передается отраженному электрону, процесс называется Комптон.

Википедия.

Рисунок 3.Диаграмма комптоновского рассеяния.

3. создание пар электронных плазитронов, состоящее в преобразовании высокоэнергетических фотонов в пары частиц клея. Чтобы процесс произошел, энергия гамма-излучения должна быть больше, чем сумма масс частиц, умноженная на C 2. Масса электрона, определенная в единицах МЭВ / С 2, равна 0,51. Поэтому световая энергия фотона составляет приблизительно 1,02 МэВ.

Вероятность любой из этих процедур зависит от энергии гамма-излучения и материала, в котором происходит взаимодействие. Рисунок 4 иллюстрирует условия, при которых регулируется тот или иной процесс. На оси x — энергия фотона, а на оси y — атомы (количество зарядов) материала. Для материалов со средней и высокой атомной нагрузкой в оптических явлениях доминируют низкие фотоны (<1 Мэв), а в эффекте Комптона - средние фотоны (около 1-5 Мэв). Высокоэнергетические гамма-лучи (>5 МэВ) в основном подвержены созданию пар возвышения.

Рисунок 4.Схема условий, при которых в веществе преобладают три основных процесса взаимодействия электромагнитного излучения

Гамма-излучение характеризуется очень высокой проникающей способностью. Эффективное поглощение пучков фотонов требует использования толстых экранов, обычно из свинца или других плотных материалов и атомных номеров.

Во всех этих явлениях появляются высокоэнергетические электроны, которые в дальнейшем ионизируются. Одно появление этих явлений случайно. Фотоны гамма-лучей проходят большие расстояния через материю и могут не поглощаться. Когда гамма-луч проходит через материал, некоторые фотоны случайно удаляются из луча в одном из вышеперечисленных процессов, в то время как другие беспрепятственно проходят через толстые слои материала.

Защита и вред от гамма-излучения

Гамма-излучение является длинноволновым излучением — диапазон гамма-излучения материала теоретически бесконечен, но на практике адекватная защита обеспечивается свинцовыми пластинами или многометровыми слоями бетона.

Гамма-излучение дальнего действия может стать для нас проблемой, поскольку это излучение вредно для живых организмов. Он очень проникающий и легко проходит через тело, а ионизация вызывает повреждение клеток в различных органах. Облучение может возникнуть, если доза поглощенного излучения превышает определенное значение, называемое пороговой дозой.

Ионизация вызывает повреждение клеток живых организмов. Таким образом, гамма-излучение достаточно высокой интенсивности является смертельным для живых организмов. Кроме того, гамма-излучение очень проникающее и легко проходит сквозь толщу воздуха и большинство окружающих нас предметов. При контакте с источниками гамма-излучения необходимо соблюдать осторожность и использовать защиту, обычно в виде свинцовых пластин. Гамма-излучение лучше поглощается материалами, содержащими высокомассовые элементы, такие как свинец.

Однако гамма-излучение — это не экзотическое явление, не встречающееся в нашей повседневной жизни. Гамма-излучение, источником которого являются радиоактивные изотопы, которых у каждого предмета и тела очень мало, всегда присутствует в окружающей среде. Гамма-излучение также достигает поверхности Земли из космоса и является компонентом СО -КАЗАННОГО космического излучения. Радиация вокруг нас, известная как фоновое излучение, не является для нас вредной. Например, только высокие дозы, которым могут подвергаться работники на атомных электростанциях, вызывают озабоченность и требуют специальной защиты.

Гамма-излучение образуется в звездах в результате реакций слияния легких ядер. При этом выделяется огромное количество энергии, которая испускается, в частности, в виде гамма-лучей. Большие всплески гамма-лучей происходят при крупных светских катастрофах, таких как столкновения нейтронов или черных дыр или коллапс крупных звезд в сверхновых с разрывом черных дыр. Извержения SO -CALLED гамма-лучей, достигающих Земли, являются результатом таких событий.

Этот вид энергии измеряется в мегаэлектронвольтах (МЭВ). MEV соответствует гамма-фотонам с длиной волны менее 10-11 мкм или частотой более 10 19 Гц.

Обзоры неба

Небо в гамма-лучах с энергией 100 МэВ (CGRO)

Область гамма-излучения исследуется Комптоновской обсерваторией гамма-лучей (CGRO), которая начала работу в рамках программы НАСА «Великие обсерватории» с 1991 по 2000 год и наблюдает 20 кэВ и 30 ГэВ, т.е. жесткие лучи от х до х до х. Гамма-излучение.

Карта четко показывает галактический уровень, где излучение в основном производится остатками сверхновых. Источники света вдали от галактического уровня в основном имеют внегалактическое происхождение.

Небо в гамма-лучах с энергией 1,8 МэВ (CGRO-COMPTEL)

Эти исследования в области мягкого гамма-излучения также проводятся Комптонской обсерваторией (см. Небо гамма-излучения 100 МэВ) и, более конкретно, находящимся там телескопом Комптел.

Источники также сосредоточены на галактическом уровне. В основном это компактные объекты.

Источником гамма-излучения обычно является атомное ядро. Гамма-излучение испускается отдельными ядрами в результате радиоактивного разрушения. Ядра, испускающие гамма-излучение, устраняют избыток энергии и переходят из стимулированной ситуации в основную.

Смотрите также

1. ↑ П. Виллард (1900) «Об отражении и преломлении катодных лучей и отклоняющих лучей радия», Proceedings , vol. 130, страницы 1010-1012. См. также: П. Виллард (1900) «Об излучении радия», Proceedings , vol. 130, страницы 1178-1179.
2. ↑ L’Annunziata, Майкл Ф. (2007). Радиоактивность: введение и история. Амстердам, Нидерланды: Elsevier BV. стр. 55-58. isbn 978-0-444-52715-8 .
3. ↑ Резерфорд назвал γ-лучи на стр. 177 книги: Э. Резерфорд (1903) «Магнитное и электрическое отклонение легко поглощаемых лучей от радия», Philosophical Magazine , Series 6, vol. 5, нет. 26, страницы 177-187.
4. ^ а б «Лучи и частицы». Galileo.phys.virginia.edu. Проверено 27 августа 2013 г.
5. ↑ Неверная «Ядерная медицина» с самоотсылкой ( справка ). Википедия, бесплатная энциклопедия . 4 августа 2016 г.. Проверено 14 сентября 2016 г. |url=

• В Викисловаре есть определения и другая информация о гамма-излучении .
• Астрономия высоких энергий: рентгеновские лучи, гамма-лучи и космические лучи
• Очень полный портал по физике высоких энергий