Канальный кипящий графитовый реактор Реакторы водо-водяного типа Реакторы на быстрых нейтронах Задачи по физике ядра Испытания ядерного оружия Атомные батареи Физика ядерного реактора

Радиоактивное излучение Атомные реакторы и батареи

Рентгеновское излучение возникает при взаимодействии электронов, движущихся с большими скоростями, с веществом. Когда электроны соударяются с атомами какого-либо вещества, они быстро теряют свою кинетическую энергию. При этом большая ее часть переходит в тепло, а небольшая доля, обычно менее 1%, преобразуется в энергию рентгеновского излучения. Эта энергия высвобождается в форме квантов – частиц, называемых фотонами, которые обладают энергией, но масса покоя которых равна нулю. Рентгеновские фотоны различаются своей энергией, обратно пропорциональной их длине волны. При обычном способе получения рентгеновского излучения получают широкий диапазон длин волн, который называют рентгеновским спектром. В спектре присутствуют ярко выраженные компоненты, как это показано на Рис. 4. Широкий «континуум» называют непрерывным спектром или белым излучением. Налагающиеся на него острые пики называются характеристическими рентгеновскими линиями испускания. Хотя весь спектр есть результат столкновений электронов с веществом, механизмы возникновения его широкой части и линий разные. Вещество состоит из большого числа атомов, каждый из которых имеет ядро, окруженное электронными оболочками, причем каждый электрон в оболочке атома данного элемента занимает некоторый дискретный уровень энергии.

Обычно эти оболочки, или энергетические уровни, обозначают символами K, L, M и т.д., начиная от ближайшей к ядру оболочки. Когда налетающий электрон, обладающий достаточно большой энергией, соударяется с одним из связанных с атомом электронов, он выбивает этот электрон с его оболочки. Обычный рентгеновский спектр состоит из непрерывного спектра (континуума) и характеристических линий (острые пики). Линии К\ia и К\ib возникают вследствие взаимодействий ускоренных электронов с электронами внутренней К-оболочки. Опустевшее место занимает другой электрон с оболочки, которой соответствует большая энергия. Этот последний отдает избыток энергии, испуская рентгеновский фотон.

Рис.5 Типичный спектр излучения, испускаемого рентгеновской трубкой.

Поскольку электроны оболочек имеют дискретные значения энергии, возникающие рентгеновские фотоны тоже обладают дискретным спектром. Этому соответствуют острые пики для определенных длин волн, конкретные значения которых зависят от элемента-мишени. Характеристические линии образуют K-, L- и M-серии, в зависимости от того, с какой оболочки (K, L или M) был удален электрон. Соотношение между длиной волны рентгеновского

излучения  и атомным номером называется законом Мозли (Рис. 3).

Рис.6. Зависимость  длины волны рентгеновского излучения от заряда ядра элемента мишени

Контрольные вопросы и задания.

Какие экспериментальные данные необходимы для построения графика «доза-эффект»?

Опишите процессы, происходящие при нагревании суспензии бактерий и при облучении такой суспензии ионизирующим излучением.

Каковы основные положения гипотезы Ф. Дессауэра, объясняющего особенности воздействия ионизирующих излучений на живые объекты?

Объясните с позиций современной биологии предположения Ф. Дессауэра о наличии в живых объектах «относительно безразличных» и «более важных» микробъемов, структуры. Приведите примеры.

На каких основных физических принципах основана теория мишеней?

Что означает величина D37 и как можно вычислить ее значение?

Объясните значение термина «инактивация мишени». Приведите примеры.

От какого свойства облучаемого объекта зависит длина «плеча» дозовой кривой?

Почему экспериментальные кривые выживания не соответствуют теоретически ожидаемым кривым «доза-эффект»?

Мышей одной чистой линии разделили на 2 равные группы. Первую группу облучили в определенном интервале доз и построили кривую выживания, определили значения D37, LD50. Через 2 месяца повторили опыт со второй группой мышей в совершенно идентичных условиях. Однако, полученная дозовая кривая значительно отличалась от первой и соответственно, значения D37, LD50 тоже оказались другими. Приведите Ваши соображения для объяснения этого факта.

Опишите основные гипотезы, объясняющие механизмы действия ионизирующих излучений биологические объекты.


На главную