Гамма-излучение: различия между версиями
[непроверенная версия] | [непроверенная версия] |
Ssinister (обсуждение | вклад) м →Использование: и защите |
|||
Строка 34: | Строка 34: | ||
== Биологические эффекты == |
== Биологические эффекты == |
||
Облучение гамма-квантами в зависимости от дозы и продолжительности может вызвать хроническую и острую [[лучевая болезнь|лучевую болезнь]]. Стохастические эффекты облучения включают различные виды [[онкология|онкологических заболеваний]]. В то же время гамма-облучение подавляет рост раковых и других быстро делящихся клеток. Гамма-излучение является мутагенным и [[Тератогенное действие|тератогенным фактором]]. |
Облучение гамма-квантами в зависимости от дозы и продолжительности может вызвать хроническую и острую [[лучевая болезнь|лучевую болезнь]]. Стохастические эффекты облучения включают различные виды [[онкология|онкологических заболеваний]]. В то же время гамма-облучение подавляет рост раковых (при локальном воздействий на них) и других быстро делящихся клеток. Гамма-излучение является мутагенным и [[Тератогенное действие|тератогенным фактором]]. |
||
=== Защита === |
=== Защита === |
Версия от 12:29, 31 мая 2019
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c2/Gamma_Decay.svg/220px-Gamma_Decay.svg.png)
Га́мма-излуче́ние (гамма-лучи, γ-лучи) — вид электромагнитного излучения, характеризующийся чрезвычайно малой длиной волны — менее 2⋅10−10 м — и, вследствие этого, ярко выраженными корпускулярными и слабо выраженными волновыми свойствами[1]. Относится к ионизирующим излучениям, то есть к излучениям, взаимодействие которых с веществом способно приводить к образованию ионов разных знаков[2].
Гамма-излучение представляет собой поток фотонов, имеющих высокую энергию (гамма-квантов). Условно считается, что энергии квантов гамма-излучения превышают 105 эВ, хотя резкая граница между гамма- и рентгеновским излучением не определена. На шкале электромагнитных волн гамма-излучение граничит с рентгеновским излучением, занимая диапазон более высоких частот и энергий. В области 1—100 кэВ гамма-излучение и рентгеновское излучение различаются только по источнику: если квант излучается в ядерном переходе, то его принято относить к гамма-излучению; если при взаимодействиях электронов или при переходах в атомной электронной оболочке — к рентгеновскому излучению. С точки зрения физики, кванты электромагнитного излучения с одинаковой энергией не отличаются, поэтому такое разделение условно.
Гамма-излучение испускается при переходах между возбуждёнными состояниями атомных ядер (см. Изомерный переход; энергии таких гамма-квантов лежат в диапазоне от ~1 кэВ до десятков МэВ), при ядерных реакциях, при взаимодействиях и распадах элементарных частиц (например, при аннигиляции электрона и позитрона, распаде нейтрального пиона и т. д.), а также при отклонении энергичных заряженных частиц в магнитных и электрических полях (см. Синхротронное излучение, Тормозное излучение). Энергия гамма-квантов, возникающих при переходах между возбуждёнными состояниями ядер, не превышает нескольких десятков МэВ. Энергии гамма-квантов, наблюдающихся в космических лучах, могут превосходить сотни ГэВ.
Гамма-излучение было открыто французским физиком Полем Вилларом[3] в 1900 году при исследовании излучения радия[4][5]. Три компоненты ионизирующего излучения радия-226 (в смеси с его дочерними радионуклидами) были разделены по направлению отклонения частиц в магнитном поле: излучение с положительным электрическим зарядом было названо α-лучами, с отрицательным — β-лучами, а электрически нейтральное, не отклоняющееся в магнитном поле излучение получило название γ-лучей. Впервые такая терминология была использована Э. Резерфордом в начале 1903 года[4]. В 1912 году Резерфорд и Эдвард Андраде[англ.] доказали электромагнитную природу гамма-излучения[4].
Физические свойства
Гамма-лучи, в отличие от α-лучей и β-лучей, не содержат заряженных частиц и поэтому не отклоняются электрическими и магнитными полями и характеризуются большей проникающей способностью при равных энергиях и прочих равных условиях. Гамма-кванты вызывают ионизацию атомов вещества. Основные процессы, возникающие при прохождении гамма-излучения через вещество:
- Фотоэффект — энергия гамма-кванта поглощается электроном оболочки атома, и электрон, совершая работу выхода, покидает атом (который становится положительно ионизированным).
- Комптон-эффект — гамма-квант рассеивается при взаимодействии с электроном, при этом образуется новый гамма-квант, меньшей энергии, что также сопровождается высвобождением электрона и ионизацией атома.
- Эффект образования пар — гамма-квант в электрическом поле ядра превращается в электрон и позитрон.
- Ядерный фотоэффект — при энергиях выше нескольких десятков МэВ гамма-квант способен выбивать нуклоны из ядра.
Детектирование
Зарегистрировать гамма-кванты можно с помощью ряда ядерно-физических детекторов ионизирующего излучения (сцинтилляционных, газовых, полупроводниковых и т. д.).
Использование
Области применения гамма-излучения:
- Гамма-дефектоскопия, контроль изделий просвечиванием γ-лучами.
- Консервирование пищевых продуктов.
- Гамма-стерилизация специй, зерна, рыбы, мяса и других продуктов для увеличения срока хранения[6].
- Стерилизация медицинских материалов и оборудования.
- Лучевая терапия.
- Уровнемеры.
- Гамма-каротаж в геофизике.
- Гамма-высотомер, измерение расстояния до поверхности при приземлении спускаемых космических аппаратов.
- Гамма-астрономия
- Гамма-нож, радиохирургическая установка для операций на головном мозге.
Биологические эффекты
Облучение гамма-квантами в зависимости от дозы и продолжительности может вызвать хроническую и острую лучевую болезнь. Стохастические эффекты облучения включают различные виды онкологических заболеваний. В то же время гамма-облучение подавляет рост раковых (при локальном воздействий на них) и других быстро делящихся клеток. Гамма-излучение является мутагенным и тератогенным фактором.
Защита
Защитой от гамма-излучения может служить слой вещества. Эффективность защиты (то есть вероятность поглощения гамма-кванта при прохождении через неё) увеличивается при увеличении толщины слоя, плотности вещества и содержания в нём тяжёлых ядер (свинца, вольфрама, обеднённого урана и пр.).
В таблице ниже указаны параметры слоя половинного ослабления гамма-излучения[7]:
Материал защиты | Слой половинного ослабления, см | Плотность, г/см³ | Масса 1 см² слоя половинного ослабления, г |
---|---|---|---|
Свинец | 1,8 | 11,3 | 20 |
Бетон | 6,1 | 3,33 | 20 |
Сталь | 2,5 | 7,86 | 20 |
Слежавшийся грунт | 9,1 | 1,99 | 18 |
Вода | 18 | 1,00 | 18 |
Древесина | 29 | 0,56 | 16 |
Обеднённый уран | 0,2 | 19,1 | 3,9 |
Воздух | 15000 | 0,0012 | 18 |
Хотя эффективность поглощения и зависит от материала, первоочередное значение имеет просто удельный вес.
См. также
- Электромагнитное излучение
- Бета-частица
- Альфа-частица
- Ядерная реакция
- Список космических аппаратов с рентгеновскими и гамма-детекторами на борту
- Рентгеновские лучи
Примечания
- ↑ Д. П. Гречухин. Гамма-излучение // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия (т. 1—2); Большая Российская энциклопедия (т. 3—5), 1988—1999. — ISBN 5-85270-034-7.
- ↑ РМГ 78-2005. Излучения ионизирующие и их измерения. Термины и понятия. М.: Стандартинформ, 2006.
- ↑ Согласно практической транскрипции, правильным вариантом передачи фамилии является Вильяр, однако данный вариант не встречается в источниках.
- ↑ 1 2 3 The discovery of gamma rays Архивировано 16 марта 2005 года. (англ.)
- ↑ Gerward L. Paul Villard and his Discovery of Gamma Rays // Physics in Perspective. — 1999. — Vol. 1. — P. 367—383.
- ↑ В РФ планируется программа гамма-стерилизации сельхозпродукции . РИА Новости (28 сентября 2010). Дата обращения: 28 сентября 2010. Архивировано 25 августа 2011 года.
- ↑ "Halving-thickness for various materials" . "The Compass DeRose Guide to Emergency Preparedness - Hardened Shelters". Дата обращения: 24 января 2010. Архивировано 12 февраля 2012 года.
Литература
- Гамма-излучение — статья из Физической энциклопедии