Гамма-излучение: различия между версиями
[непроверенная версия] | [отпатрулированная версия] |
Нет описания правки |
м автоматическая отмена правки участника 46.118.94.78, вредной с вероятностью 0.955 Метка: откат |
||
Строка 2: | Строка 2: | ||
{{Ядерные процессы}} |
{{Ядерные процессы}} |
||
[[Файл:Gamma_Decay.svg|thumb|left|Художественная иллюстрация: ядро атома испускает гамма-квант]] |
[[Файл:Gamma_Decay.svg|thumb|left|Художественная иллюстрация: ядро атома испускает гамма-квант]] |
||
'''Га́мма-излуче́ние''' ('''гамма-лучи''', '''{{math|γ}}-лучи''') — вид [[электромагнитное излучение|электромагнитного излучения]], характеризующийся чрезвычайно малой [[длина волны|длиной волны]] — менее 2{{e|−10}} м |
'''Га́мма-излуче́ние''' ('''гамма-лучи''', '''{{math|γ}}-лучи''') — вид [[электромагнитное излучение|электромагнитного излучения]], характеризующийся чрезвычайно малой [[длина волны|длиной волны]] — менее 2{{e|−10}} м — и, вследствие этого, ярко выраженными [[корпускулярно-волновой дуализм|корпускулярными]] и слабо выраженными волновыми свойствами<ref>{{Книга:Физическая энциклопедия||автор=Д. П. Гречухин|статья=Гамма-излучение|ссылка=http://www.femto.com.ua/articles/part_1/0674.html|страницы=}}</ref>. Относится к [[ионизирующее излучение|ионизирующим излучениям]], то есть к излучениям, взаимодействие которых с веществом способно приводить к образованию [[ион]]ов разных знаков<ref name="Стандарт">[http://www.complexdoc.ru/ntdpdf/543545/gsi_izlucheniya_ioniziruyushchie_i_ikh_izmereniya_terminy_i_opredeleniya.pdf РМГ 78-2005. Излучения ионизирующие и их измерения. Термины и понятия.] М.: Стандартинформ, 2006.</ref>. |
||
Гамма-излучение представляет собой поток [[фотон]]ов, имеющих высокую энергию (гамма-квантов). Условно считается, что энергии [[квант]]ов гамма-излучения превышают {{nobr|10<sup>5</sup> [[эВ]]}}, хотя резкая граница между гамма- и [[рентгеновское излучение|рентгеновским излучением]] не определена. На [[шкала электромагнитных волн|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 представляет собой поток [[фотон]]ов, имеющих высокую энергию (гамма-квантов) |
|||
Гамма-излучение испускается при переходах между возбуждёнными состояниями [[Атомное ядро|атомных ядер]]. Энергия гамма-квантов, возникающих при переходах между возбуждёнными состояниями ядер, не превышает нескольких десятков МэВ. |
Гамма-излучение испускается при переходах между возбуждёнными состояниями [[Атомное ядро|атомных ядер]] (см. [[Изомерный переход]]; энергии таких гамма-квантов лежат в диапазоне от {{nobr|~1 кэВ}} до десятков МэВ), при [[ядерная реакция|ядерных реакциях]], при взаимодействиях и распадах элементарных частиц (например, при [[аннигиляция|аннигиляции]] электрона и [[позитрон]]а, распаде нейтрального [[Пи-мезон|пиона]] {{nobr|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 [[Виллар, Поль Ульриш|Полем Вилларом]]<ref>Согласно [[Французско-русская практическая транскрипция|практической транскрипции]], правильным вариантом передачи фамилии является ''Вильяр'', однако данный вариант не встречается в источниках.</ref> в [[1900 год]]у при исследовании излучения [[Радий|радия]]<ref name=ger>[http://www.blis.canberra.edu.au/irps/Archives/vol14no1/Gerward.html The discovery of gamma rays] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20050316204556/http://www.blis.canberra.edu.au/irps/Archives/vol14no1/Gerward.html |date=2005-03-16 }}{{ref-en}}</ref><ref>''Gerward L.'' Paul Villard and his Discovery of Gamma Rays // Physics in Perspective. — 1999. — Vol. 1. — P. 367—383.</ref>. Три компоненты ионизирующего излучения радия-226 были разделены по направлению отклонения частиц в магнитном поле: излучение с положительным электрическим зарядом было названо [[Альфа-частица|{{math|α}}-лучами]], с отрицательным — [[Бета-лучи|{{math|β}}-лучами]], а электрически нейтральное, не отклоняющееся в магнитном поле излучение получило название {{math|γ}}-лучей. |
Гамма-излучение было открыто французским физиком [[Виллар, Поль Ульриш|Полем Вилларом]]<ref>Согласно [[Французско-русская практическая транскрипция|практической транскрипции]], правильным вариантом передачи фамилии является ''Вильяр'', однако данный вариант не встречается в источниках.</ref> в [[1900 год]]у при исследовании излучения [[Радий|радия]]<ref name=ger>[http://www.blis.canberra.edu.au/irps/Archives/vol14no1/Gerward.html The discovery of gamma rays] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20050316204556/http://www.blis.canberra.edu.au/irps/Archives/vol14no1/Gerward.html |date=2005-03-16 }}{{ref-en}}</ref><ref>''Gerward L.'' Paul Villard and his Discovery of Gamma Rays // Physics in Perspective. — 1999. — Vol. 1. — P. 367—383.</ref>. 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 [[Альфа-частица|{{math|α}}-лучами]], с отрицательным — [[Бета-лучи|{{math|β}}-лучами]], а электрически нейтральное, не отклоняющееся в магнитном поле излучение получило название {{math|γ}}-лучей. Впервые такая терминология была использована [[Резерфорд, Эрнест|Э. Резерфордом]] в начале 1903 года<ref name=ger/>. В 1912 году Резерфорд и {{нп5|Андраде, Эдвард|Эдвард Андраде|en|Edward Andrade}} доказали электромагнитную природу гамма-излучения<ref name=ger/>. |
||
== Физические свойства == |
|||
* |
|||
Гамма-лучи, в отличие от [[Альфа-частица|α-лучей]] и [[Бета-лучи|β-лучей]], не содержат заряженных частиц и поэтому не отклоняются [[электрическое поле|электрическими]] и [[магнитное поле|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 [[Работа выхода|работу выхода]], покидает атом (который становится положительно ионизированным). |
|||
* [[Комптоновское рассеяние|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. |
|||
* [[Рождение пар|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 == |
|||
<br /> |
|||
Зарегистрировать гамма-кванты можно с помощью ряда ядерно-физических [[детекторы ионизирующего излучения|детекторов ионизирующего излучения]] ([[сцинтилляторы|сцинтилляционных]], [[газовые детекторы излучения|газовых]], [[полупроводниковый детектор ионизирующего излучения|полупроводниковых]] {{nobr|и т. д.}}). |
|||
== Использование == |
== Использование == |
||
Строка 18: | Строка 24: | ||
* [[Дефектоскопия#Радиационные дефектоскопы|Гамма-дефектоскопия]], контроль изделий просвечиванием γ-лучами. |
* [[Дефектоскопия#Радиационные дефектоскопы|Гамма-дефектоскопия]], контроль изделий просвечиванием γ-лучами. |
||
* [[Консервирование]] пищевых продуктов. |
* [[Консервирование]] пищевых продуктов. |
||
* [[Гамма-стерилизация]] специй, зерна, рыбы, мяса и других продуктов для увеличения срока хранения<ref>{{cite web|datepublished=28 сентября 2010|url=http://www.rian.ru/science/20100928/280026494.html|title=В РФ планируется программа гамма-стерилизации сельхозпродукции|publisher=[[РИА Новости]]|accessdate=2010-09-28|lang=ru|archiveurl=https://www.webcitation.org/61C8tpSiG?url=http://ria.ru/science/20100928/280026494.html|archivedate=2011-08-25}}</ref>. |
|||
* [[Стерилизация (микробиология)|Стерилизация]] медицинских материалов и оборудования. |
* [[Стерилизация (микробиология)|Стерилизация]] медицинских материалов и оборудования. |
||
* [[Лучевая терапия]]. |
* [[Лучевая терапия]]. |
||
* [[Зондирование гамма-излучением (метод измерения уровня)|Уровнемеры]]. |
|||
* [[Ядерные методы геофизического исследования скважин|Гамма-каротаж]] в геофизике. |
* [[Ядерные методы геофизического исследования скважин|Гамма-каротаж]] в геофизике. |
||
* [[Гамма-высотомер]], измерение расстояния до поверхности при приземлении спускаемых космических аппаратов. |
|||
== Биологические эффекты == |
== Биологические эффекты == |
Версия от 11:04, 13 января 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.
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 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.).
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.
Литература
- Гамма-излучение — статья из Физической энциклопедии