Взаимодействие ядерного излучения с веществом

Процесс прохождения ионизирующего излучения, несущего большой запас энергии, через вещество, оставляет свой след в виде изменений структуры вещества. Проходя через слой вещества, ионизирующее излучение взаимодействует с электронными оболочками и ядрами атомов вещества. Характер взаимодействия зависит от вида ионизирующего излучения, его энергии, плотности потока, а также от физических и химических свойств самого вещества.

Существенно заметное протекание ядерных реакций на ядрах атомов вещества возможно лишь при значительных потоках a - и b -частиц, g -квантах больших энергий (более 1,02 МэВ) и больших сечениях ядерных реакций на ядрах, вступающих в ядерную реакцию. В большинстве же случаев энергия ионизирующего излучения расходуется главным образом на взаимодействие с электронными оболочками всех атомов вещества. При этом рассматривают взаимодействие ионизирующего излучения с веществом двух типов:упругое и неупругое.

Ионизирующие излучения в виде a - и b -частиц при неупругом взаимодействии с электронными оболочками атомов среды (вещества) сопровождается потерей энергии ионизирующего излучения на ионизацию и возбуждение атомов среды, т.е. оказывает прямое ионизирующее действие на вещество, в котором распространяется. Взаимодействие g -излучения с электронными оболочками атомов среды (вещества) иногда называют косвенно ионизирующим излучением.

Количественно ионизирующее действие ионизирующего излучения характеризуют удельной ионизации.

Для сравнения укажем, что удельная ионизация, создаваемая g -излучением, приблизительно в 5.10⁴ раз меньше удельной ионизации от a -частиц и 50 раз меньше удельной ионизации от b -частиц такой же энергии.

Для количественной характеристики энергии ионизирующего излучения, поглощенной в единице массы облучаемого вещества, введена величина, называемая поглощенной дозой D ионизирующего излучения. В зависимости от поглощенной дозы ионизирующего излучения нарушается структура вещества, в частности, степень действия ионизирующего излучения на конструкционные материалы и другие объекты. Определение доз эмпирическим или расчетным путем входит в задачу специальной дисциплины - дозиметрии.

Возможность экспериментального определения поглощенной дозой ионизирующего излучения, удельной ионизации или последствия ионизирующего излучения используют в технике для регистрации ионизирующего излучения, нахождения его характеристик (энергетического спектра и т.д.) или наоборот, в случае применения известного ионизирующего излучения для определения характеристик вещества (толщины, наличие дефектов и др.).

От характера взаимодействия ионизирующего излучения с конкретным веществом зависит проникающая способность ионизирующего излучения. Эта величина имеет важное техническое значение для решения ряда задач: прогностического расчета изменения свойств конструкционных материалов, расчета защиты от ионизирующего излучения, регистрации излучения и др.

Выше мы ограничились только краткими указаниями на основные аспекты взаимодействия ионизирующего излучения с веществом. Точный же механизм взаимодействия ионизирующего излучения с веществом, последствие этого взаимодействия, влияние этих процессов на структуру, свойства и химически превращения в веществе будут рассмотрены далее в разделе химии - радиационная химия.