Глава 2. Элементы радиационной физики

2.1. РАДИОАКТИВНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ

Радиоактивность - самопроизвольное превращение ядер атомов одних элементов в другие, сопровождающееся испусканием ионизирующего излучения.

Виды радиоактивных превращений

1. α-Распад характерен для естественных радиоактивных элементов с большим порядковым номером - элементы с малыми энергиями связи. Реакция этого превращения может быть показана на примере распада радия:

Таким образом, α-распад приводит к уменьшению порядкового номера вещества на 2 единицы и массового числа на 4 единицы.

Закон превращения ядра при α-распаде в общем виде может быть записан следующим образом:

где X - символ исходного ядра; Y - символ ядра - продукта распада.

α-Частицы, т.е. ядра двукратно ионизированного атома гелия, испускаемые этим радионуклидом, по своей энергии или однородны, или разделяются на небольшое число групп. Испускание α-частиц разной энергии ядрами одного и того же вида может происходить с различных энергетических уровней. Поэтому при распаде могут возникать возбужденные ядра (продукты распада), которые, переходя в основное состояние, испускают γ-кванты. Наблюдаемые на опыте значения энергий γ-квантов равны разности энергий соответствующих двух групп α-частиц (с учетом энергии ядра отдачи).

2. Электронный β-распад характерен для естественных и искусственных радиоактивных элементов и может быть представлен примером:

т.е. ядро испускает электрон, в результате чего возникает ядро нового элемента при неизменном массовом числе. Энергетический спектр β-частиц непрерывный; испускаемые β-частицы имеют энергию от нулевой до максимальной для этого радионуклида. В общем виде электронный распад может быть записан следующим образом:

При испускании β-частиц ядра атомов находятся в возбужденном состоянии. Переход их в невозбужденное состояние сопровождается испусканием γ-квантов. Для ряда радиоактивных распадов такое испускание происходит не мгновенно, а с определенным запаздыванием - изомерный переход. Его обозначают латинской буквой m сразу после массового числа. Например, наиболее применяемый в медицинской диагностике радиоактивный изотоп ^99mTc распадается с испусканием γ-кванта с энергией 140 кэВ и периодом полураспада 6 ч по схеме: