Gammasäteily on yksi lyhytaaltoisista sähkömagneettisen säteilyn muodoista. Äärimmäisen lyhyen aallonpituuden vuoksi gammasäteilyllä on korostuneet korpuskulaariset ominaisuudet, kun taas aaltoominaisuudet puuttuvat käytännössä.

Gammalla on voimakas traumaattinen vaikutus eläviin organismeihin, ja samalla sen tunnistaminen aisteilla on täysin mahdotonta.

Se kuuluu ionisoivan säteilyn ryhmään, eli se edistää eri aineiden stabiilien atomien muuntamista ioneiksi, joilla on positiivinen tai negatiivinen varaus. Gammasäteilyn nopeus on verrattavissa valon nopeuteen. Ranskalainen tiedemies Villard löysi vuonna 1900 aiemmin tuntemattomia säteilyvirtauksia.

Nimissä käytettiin kreikkalaisten aakkosten kirjaimia. Säteilyä, joka on sähkömagneettisen säteilyn asteikolla röntgensäteilyn jälkeen, kutsutaan gammaksi - aakkosten kolmanneksi kirjaimeksi.

On ymmärrettävä, että eri säteilytyyppien väliset rajat ovat hyvin mielivaltaisia.

Mikä on gammasäteily

Yritetään tiettyä terminologiaa välttäen ymmärtää, mitä gamma-ionisoiva säteily on. Mikä tahansa aine koostuu atomeista, jotka puolestaan ​​sisältävät ytimen ja elektroneja. Atomi ja varsinkin sen ydin ovat erittäin stabiileja, joten niiden halkeamiseen tarvitaan erityisiä olosuhteita.

Jos nämä olosuhteet jotenkin syntyvät tai saadaan keinotekoisesti, tapahtuu ydinhajoamisprosessi, johon liittyy suuri määrä energiaa ja alkuainehiukkasia.

Sen mukaan, mitä tässä prosessissa tarkalleen vapautuu, säteily jaetaan useisiin tyyppeihin. Alfa-, beeta- ja neutronisäteily erottuu alkuainehiukkasten vapautumisesta, ja röntgen- ja gamma-aktiiviset säteet ovat energiavirtaa.

Vaikka itse asiassa mikä tahansa säteily, mukaan lukien gamma-alueen säteily, on kuin hiukkasvirta. Tämän säteilyn tapauksessa virtaushiukkaset ovat fotoneja tai kvarkeja.

Kvanttifysiikan lakien mukaan mitä lyhyempi aallonpituus on, sitä suurempi on säteilykvantin energia.

Koska gammasäteilyn aallonpituus on hyvin pieni, voidaan väittää, että gammasäteilyn energia on erittäin korkea.

Gammasäteilyn syntyminen

Säteilyn lähteitä gamma-alueella ovat erilaisia ​​prosesseja. Universumissa on esineitä, joissa tapahtuu reaktioita. Näiden reaktioiden tulos on kosmista gammasäteilyä.

Tärkeimmät gammasäteiden lähteet ovat kvasaarit ja pulsarit. Ydinreaktioita, joissa vapautuu valtavasti energiaa ja gammasäteitä, tapahtuu myös tähden muuttuessa supernovaksi.

Gamma-sähkömagneettista säteilyä esiintyy erilaisten siirtymien aikana atomielektronikuoren alueella sekä joidenkin alkuaineiden ytimien hajoamisen aikana. Gammasäteiden lähteistä voidaan mainita myös tietty voimakas magneettikenttä, jossa alkuainehiukkaset hidastuvat tämän väliaineen vastuksen vaikutuksesta.

Gammasäteilyn vaara

Ominaisuuksiensa vuoksi gammasäteilyllä on erittäin korkea läpäisykyky. Sen pysäyttämiseksi tarvitset vähintään viiden senttimetrin paksuisen lyijyseinän.

Elävän olennon iho ja muut suojamekanismit eivät ole este gammasäteilylle. Se tunkeutuu suoraan soluihin ja vaikuttaa tuhoisasti kaikkiin rakenteisiin. Aineen säteilytetyt molekyylit ja atomit itse tulevat säteilyn lähteiksi ja aiheuttavat muiden hiukkasten ionisaatiota.

Tämän prosessin seurauksena joistakin aineista saadaan muita aineita. Ne muodostavat uusia soluja, joilla on erilainen genomi. Tarpeetonta uusien solujen rakentamisessa, vanhojen rakenteiden jäännökset muuttuvat myrkkyiksi keholle.

Säteilysäteiden suurin vaara säteilyannoksen saaneille eläville organismeille on se, että ne eivät pysty aistimaan tämän tappavan aallon läsnäoloa avaruudessa. Ja myös siinä, että elävillä soluilla ei ole erityistä suojaa gamma-ionisoivan säteilyn kantamaa tuhoenergiaa vastaan. Tämäntyyppinen säteily vaikuttaa eniten DNA-molekyylejä kuljettavien sukusolujen tilaan.

Kehon eri solut käyttäytyvät eri tavalla gammasäteilyssä, ja niillä on vaihteleva vastustuskyky tämäntyyppisen energian vaikutuksille. Toinen gammasäteilyn ominaisuus on kuitenkin kumulatiivinen kyky.

Yksittäinen säteilytys pienellä annoksella ei aiheuta korjaamatonta tuhoisaa vaikutusta elävään soluun. Siksi säteilyä on käytetty tieteessä, lääketieteessä, teollisuudessa ja muilla ihmisen toiminnan aloilla.

Gammasäteiden sovellukset

Jopa tutkijoiden uteliaiden mielien tappavat säteet ovat löytäneet käyttökohteita. Tällä hetkellä gammasäteilyä käytetään eri teollisuudenaloilla, se hyödyttää tiedettä, ja sitä käytetään menestyksekkäästi myös erilaisissa lääketieteellisissä laitteissa.

Kyky muuttaa atomien ja molekyylien rakennetta osoittautui hyödylliseksi hoidettaessa vakavia sairauksia, jotka tuhoavat kehon solutasolla.

Onkologisten kasvainten hoidossa gammasäteet ovat välttämättömiä, koska ne voivat tuhota epänormaalit solut ja pysäyttää niiden nopean jakautumisen. Joskus on mahdotonta pysäyttää syöpäsolujen epänormaalia kasvua, jolloin gammasäteily tulee apuun, jossa solut tuhoutuvat kokonaan.

Gamma-ionisoivaa säteilyä käytetään tuhoamaan patogeeninen mikrofloora ja erilaisia ​​mahdollisesti vaarallisia epäpuhtauksia. Radioaktiivisissa säteissä lääketieteelliset instrumentit ja laitteet steriloidaan. Tämän tyyppistä säteilyä käytetään myös tiettyjen tuotteiden desinfiointiin.

Gammasäteet paistavat erilaisten avaruus- ja muiden teollisuudenalojen täysmetallituotteiden läpi piilotettujen vikojen havaitsemiseksi. Niillä tuotantoalueilla, joilla tuotteiden laadun äärimmäinen valvonta on välttämätöntä, tämäntyyppinen tarkastus on yksinkertaisesti välttämätöntä.

Gammasäteiden avulla tutkijat mittaavat porauksen syvyyttä, saavat tietoa erilaisten kivien esiintymismahdollisuuksista. Gammasäteitä voidaan käyttää myös jalostuksessa. Tiettyjä valikoituja kasveja säteilytetään tiukasti annostetulla virtauksella haluttujen mutaatioiden saamiseksi niiden genomiin. Tällä tavalla kasvattajat saavat uusia kasveja, joilla on tarvitsemansa ominaisuudet.

Gammavuon avulla määritetään avaruusalusten ja keinotekoisten satelliittien nopeudet. Lähettämällä säteitä avaruuteen tutkijat voivat määrittää etäisyyden ja mallintaa avaruusaluksen polun.

Suojausmenetelmät

Maapallolla on luonnollinen puolustusmekanismi kosmista säteilyä vastaan, se on otsonikerros ja yläilmakehä.

Ne säteet, jotka valtavilla nopeuksilla tunkeutuvat maan suojattuun tilaan, eivät aiheuta suurta haittaa eläville olennoille. Suurinta vaaraa edustavat lähteet ja maanpäällisissä olosuhteissa saatu gammasäteily.

Säteilysaastumisen tärkein vaaralähde on edelleen yritykset, joissa hallittu ydinreaktio suoritetaan ihmisen valvonnassa. Nämä ovat ydinvoimaloita, joissa tuotetaan energiaa, jotta väestö ja teollisuus saavat valoa ja lämpöä.

Vakavimpia toimenpiteitä toteutetaan näiden tilojen työntekijöiden saamiseksi. Eri puolilla maailmaa tapahtuneet tragediat, jotka johtuivat ihmisen hallinnan menettämisestä ydinreaktioon, opettivat ihmisiä olemaan varovaisia ​​näkymätöntä vihollista kohtaan.

Voimalaitosten työntekijöiden suojelu

Ydinvoimalaitoksilla ja gammasäteilyn käyttöön liittyvillä teollisuudenaloilla kosketusaika säteilyvaaran lähteeseen on tiukasti rajoitettu.

Kaikki työntekijät, joilla on liiketoimintaa, tarvitsevat yhteyttä tai olla lähellä gammasäteilyn lähdettä, käyttävät erityisiä suojapukuja ja käyvät läpi useita siivousvaiheita ennen paluutaan "puhtaalle" alueelle.

Tehokkaan suojan gammasäteilyä vastaan ​​käytetään lujia materiaaleja. Näitä ovat lyijy, luja betoni, lyijylasi ja tietyt terästyypit. Näitä materiaaleja käytetään voimalaitosten suojapiirien rakentamisessa.

Näistä materiaaleista valmistettuja elementtejä käytetään säteilynestopukujen luomiseen voimalaitosten työntekijöille, joilla on pääsy säteilylähteisiin.

Niin kutsutulla "kuumalla" vyöhykkeellä lyijy ei kestä kuormitusta, koska sen sulamispiste ei ole tarpeeksi korkea. Alueella, jossa lämpöydinreaktio etenee korkeiden lämpötilojen vapautuessa, käytetään kalliita harvinaisia ​​maametalleja, kuten volframia ja tantaalia.

Kaikille gammasäteilyn parissa työskenteleville on saatavilla yksilölliset mittauslaitteet.

Luonnollisen säteilyherkkyyden puutteen vuoksi henkilö voi määrittää annosmittarin avulla, kuinka paljon säteilyä hän sai tietyn ajanjakson aikana.

Annosta, joka ei ylitä 18-20 mikroröntgeeniä tunnissa, pidetään normaalina. Mitään erityisen kauheaa ei tapahdu, kun sitä säteilytetään jopa 100 mikroröntgenin annoksella. Jos henkilö on saanut tällaisen annoksen, vaikutukset voivat ilmetä kahdessa viikossa.

Saatuaan 600 röntgenin annoksen ihmistä uhkaa kuolema 95 prosentissa tapauksista kahden viikon sisällä. 700 roentgeenin annos on tappava 100 %:ssa tapauksista.

Kaikista säteilytyypeistä gammasäteet ovat vaarallisimpia ihmisille. Valitettavasti säteilykontaminaation todennäköisyys on olemassa kaikille. Jopa ollessaan poissa teollisuuslaitoksista, jotka tuottavat energiaa atomiydintä halkaisemalla, voi altistua säteilyaltistuksen vaaralle.

Historia tietää esimerkkejä tällaisista tragedioista.

Tämä on sähkömagneettisen spektrin laajin alue, koska korkeat energiat eivät rajoita sitä. Pehmeää gammasäteilyä muodostuu atomiytimien sisällä tapahtuvien energiasiirtymien aikana, kovempaa ydinreaktioiden aikana. Gammasäteet tuhoavat helposti molekyylejä, myös biologisia, mutta onneksi eivät kulje ilmakehän läpi. Niitä voidaan tarkkailla vain avaruudesta.

Superkorkeat gamma-kvantit syntyvät avaruusobjektien tai maanpäällisten hiukkaskiihdyttimien voimakkaiden sähkömagneettisten kenttien hajottamien varautuneiden hiukkasten törmäyksessä. Ilmakehässä ne murskaavat atomiytimiä luoden hiukkaskaskadeja, jotka lentävät lähes valonopeuksilla. Hidastuessaan nämä hiukkaset säteilevät valoa, jota tarkkailevat maan päällä olevat erityiset teleskoopit.

Energialla yli 10 14 eV hiukkasten lumivyöryt tunkeutuvat maan pinnalle. Ne tallennetaan tuikeantureilla. Missä ja miten ultrakorkean energian gammasäteet muodostuvat, ei ole vielä täysin selvää. Tällaiset energiat eivät ole maanpäällisten teknologioiden ulottuvilla. Energisimmat kvantit - 10 20 -10 21 eV, tulevat avaruudesta erittäin harvoin - noin yksi kvantti 100 vuodessa neliökilometriä kohden.

Lähteet

Kuva otettu vuonna 2005 HESS-gammateleskoopilla. Siitä tuli vahvistus sille, että supernovajäännökset toimivat kosmisten säteiden lähteinä - energisesti varautuneita hiukkasia, jotka vuorovaikutuksessa aineen kanssa tuottavat gammasäteilyä (katso). Hiukkasten kiihtyvyys johtuu ilmeisesti kompaktin kohteen - neutronitähden - voimakkaasta sähkömagneettisesta kentästä, joka muodostuu räjähtävän supernovan paikalle.

Kosmisen säteen energisesti varautuneiden hiukkasten törmäykset tähtienvälisen väliaineen atomien ytimiin synnyttävät sarjassa muita hiukkasia, samoin kuin gammasäteitä. Tämä prosessi on samanlainen kuin maapallon ilmakehän hiukkaskaskadit, jotka tapahtuvat kosmisten säteiden vaikutuksesta (katso). Energisimpien kosmisten säteiden alkuperää tutkitaan edelleen, mutta on jo näyttöä siitä, että niitä voidaan synnyttää supernovajäännöksissä.

Kasvulevy supermassiivisen mustan aukon ympärillä ( riisi. taiteilija)

Suurten galaksien evoluution aikana niiden keskuksiin muodostuu supermassiivisia mustia aukkoja, joiden massa on useista miljoonista miljardeihin auringon massoihin. Ne kasvavat tähtienvälisen aineen ja jopa kokonaisten tähtien kerääntymisen (putoamisen) vuoksi mustaan ​​aukkoon.

Voimakkaalla akkretiolla muodostuu nopeasti pyörivä kiekko mustan aukon ympärille (johtuen reikään putoavan aineen kulmamomentin säilymisestä). Eri nopeuksilla pyörivien kerrosten viskoosin kitkan vuoksi se lämpenee koko ajan ja alkaa säteillä röntgenalueella.

Osa aineesta akkretion aikana voidaan irrottaa suihkujen (suihkujen) muodossa pyörivän kiekon akselia pitkin. Tämä mekanismi varmistaa galaksien ja kvasaarien ytimien toiminnan. Myös galaksimme (Linnunrata) ytimessä on musta aukko. Tällä hetkellä sen aktiivisuus on vähäistä, mutta joidenkin viitteiden mukaan noin 300 vuotta sitten se oli paljon korkeampi.

Vastaanottimet

Namibiassa sijaitseva se koostuu 4 halkaisijaltaan 12 metrin parabolisesta astiasta, jotka on sijoitettu 250 metrin mittaiselle alustalle. Jokaisessa niistä on 382 pyöreää peiliä, joiden halkaisija on 60 cm, jotka keskittävät ilmakehän energisten hiukkasten liikkeen synnyttämän bremsstrahlungin (katso kaukoputken kaavio).

Teleskooppi aloitti toimintansa vuonna 2002. Sitä voidaan yhtä hyvin käyttää havaitsemaan energeettisiä gamma-kvantteja ja varautuneita hiukkasia - kosmisia säteitä. Yksi hänen tärkeimmistä tuloksistaan ​​oli suora vahvistus pitkäaikaiselle olettamukselle, että supernovajäännökset ovat kosmisten säteiden lähteitä.

Kun energinen gammasäde pääsee ilmakehään, se törmää yhden atomin ytimeen ja tuhoaa sen. Tällöin syntyy useita atomiytimen fragmentteja ja alhaisemman energian gamma-kvantteja, jotka liikemäärän säilymislain mukaan liikkuvat lähes samaan suuntaan kuin alkuperäinen gammasäde. Nämä roskat ja kvantit törmäävät pian muihin ytimiin muodostaen ilmakehään hiukkasvyöryn.

Suurin osa näistä hiukkasista kulkee nopeammin kuin valon nopeus ilmassa. Tämän seurauksena hiukkaset lähettävät bremsstrahlungia, joka saavuttaa Maan pinnan ja voidaan havaita optisilla ja ultraviolettiteleskoopilla. Itse asiassa maapallon ilmakehä toimii gamma-teleskoopin elementtinä. Ultrasuurienergisten gammasäteiden tapauksessa maan pinnan saavuttavan säteen divergentti on noin 1 aste. Tämä määrittää kaukoputken resoluution.

Vielä korkeammalla gammasäteiden energialla itse hiukkasten lumivyöry saavuttaa pinnan - laaja ilmasuihku (EAS). Ne tallennetaan tuikeantureilla. Pierre Augerin (EAS:n löytäjän kunniaksi) nimeämä observatorio rakennetaan parhaillaan Argentiinaan tarkkailemaan gammasäteilyä ja ultrakorkean energian kosmisia säteitä. Se sisältää useita tuhansia säiliöitä tislattua vettä. Niihin asennetut PMT:t valvovat vedessä tapahtuvia välähdyksiä energisten EAS-hiukkasten vaikutuksesta.

Orbitaaliobservatorio, joka toimii alueella kovasta röntgensäteilystä pehmeään gammasäteilyyn (alkaen 15 keV 10:een MeV), laukaistiin kiertoradalle Baikonurin kosmodromista vuonna 2002. Observatorion rakensi Euroopan avaruusjärjestö ESA Venäjän ja Yhdysvaltojen osallistuessa. Asemasuunnittelussa käytetään samaa alustaa kuin aiemmin (1999) käynnistetty eurooppalainen röntgenobservatorio XMM-Newton.

Elektroninen laite näkyvän ja ultraviolettisäteilyn heikkojen virtausten mittaamiseen. PMT on tyhjiöputki, jossa on fotokatodi ja elektrodisarja, johon syötetään peräkkäin kasvava jännite, jonka kokonaispudotus on jopa useita kilovoltteja.

Säteilykvantit putoavat fotokatodille ja irrottavat siitä elektroneja, jotka siirtyvät ensimmäiselle elektrodille muodostaen heikon valosähkövirran. Kuitenkin matkan varrella elektronit kiihtyvät käytetyn jännitteen vaikutuksesta ja lyövät pois paljon suuremman määrän elektroneja elektrodista. Tämä toistetaan useita kertoja - elektrodien lukumäärän mukaan. Tämän seurauksena elektronivirta, joka tuli viimeiseltä elektrodilta anodille, kasvaa useita suuruusluokkia verrattuna alkuperäiseen valosähkövirtaan. Tämän avulla voit rekisteröidä erittäin heikkoja valovirtoja yksittäisiin kvantteihin asti.

Tärkeä ominaisuus PMT:ssä on vastenopeus. Tämän ansiosta niitä voidaan käyttää havaitsemaan ohimeneviä ilmiöitä, kuten välähdyksiä, joita esiintyy tuikeessa, kun energisesti varautunut hiukkanen tai kvantti absorboituu.

läpäisevää säteilyä. Läpäisevällä säteilyllä tarkoitetaan ydinräjähdyksen alueelta lähtevien gammasäteiden ja neutronien virtausta ulkoiseen ympäristöön.

Läpäisevällä säteilyllä tarkoitetaan ydinräjähdyksen alueelta lähtevien gammasäteiden ja neutronien virtausta ulkoiseen ympäristöön. Fysikaalisten ominaisuuksiensa mukaan nämä säteilytyypit eroavat toisistaan, mutta niille on yhteistä kyky levitä ilmassa kaikkiin suuntiin jopa 2,5-3 km:n etäisyyksillä. Läpäisevän säteilyn vaikutusaika on 15-20 sekuntia ja määräytyy ajan mukaan, kun räjähdyspilvi nousee sellaiselle korkeudelle, jossa gammasäteily imeytyy täysin ilmaan eikä saavuta maan pintaa. On tarpeen erottaa tunkeutuva säteily, joka vaikuttaa vain muutaman sekunnin, ja alueen radioaktiivinen kontaminaatio, jonka haitallinen vaikutus kestää pitkään. Pääasiallinen gammasäteilyn lähde ovat ydinpolttoaineen fissiofragmentit; räjähdysvyöhykkeellä sijaitsevat neutronit ja ydinräjähdyksen aikana radioaktiivinen pilvi muodostuvat fissioreaktioiden (ketjureaktion aikana), lämpöydinfuusion ja myös ydinfuusion seurauksena. fissiopalasten hajoaminen. Fissio- ja fuusioreaktioissa syntyvät neutronit vapautuvat mikrosekunnin murto-osissa ja niitä kutsutaan ns. välitön ja fissiopalasten hajoamisen aikana muodostuneet neutronit - jäljessä. Neutronien vaikutuksesta jotkut ei-radioaktiiviset aineet muuttuvat radioaktiivisiksi. Tätä prosessia kutsutaan indusoitunutta toimintaa.

Neutronit ja gammasäteily toimivat lähes samanaikaisesti. Vaikka neutronit säteilevät pääasiassa muutaman ensimmäisen sekunnin aikana ja gammasäteily kestää vielä muutaman sekunnin, tämä tosiasia ei ole olennainen. Tässä yhteydessä tunkeutuvan säteilyn vahingollinen vaikutus määräytyy gammasäteilyannosten ja neutronien yhteenlaskemisesta saadun kokonaisannoksen perusteella. Niin sanottu neutroniammuksia, ovat ydinaseita, joiden lämpöydinvaraus on alhainen ja joille on ominaista lisääntynyt neutronisäteilyn tuotto. Neutroniammuksissa sellaiset haitalliset tekijät kuin shokkiaalto, valosäteily, alueen radioaktiivinen saastuminen ovat toissijaisia ​​ja neutroniammusten räjähdyksen pääasiallinen vahingollinen tekijä on läpäisevä säteily. Osana tunkeutuvaa säteilyä tällaisissa ammuksissa neutronivuo hallitsee gammasäteilyä.

Läpäisevän säteilyn haitallinen vaikutus ihmisiin riippuu vastaanotetusta säteilystä. säteilyannokset, eli kehon absorboima energiamäärä ja siihen liittyvä kudosionisaatioaste. Seuraus altistumisesta eri säteilyannoksille henkilölle on akuutti säteilysairaus (ARS) .

Suojaukseen tunkeutuvalta säteilyltä käytetään erilaisia ​​materiaaleja, jotka heikentävät gammasäteilyn ja neutronien toimintaa. Tälle materiaalikyvylle on ominaista arvo puolivaimennuskerros . Tämä ymmärretään materiaalin paksuudeksi, jonka läpi kulkeva gammasäteily ja neutronivuo heikkenevät 2 kertaa. Tässä tapauksessa on muistettava, että gammasäteily vaimenee mitä enemmän, mitä tiheämpi aine on, esimerkiksi lyijy, betoni, teräs. Neutronivirtaa heikentävät enemmän kevyet materiaalit (vesi, polyeteeni, parafiini, lasikuitu), jotka sisältävät kevyiden alkuaineiden ytimiä, kuten vetyä, hiiltä jne. Uskotaan, että 70 cm paksu vesikerros tai 650 cm parafiinikerros heikentää neutronivuo 100 kertaa ( Tab. yksi).

Tavoite

Työ tähtää käytännön harjoitteluun menetelmässä, jolla gamma-kvanttien energiaa voidaan määrittää vaimentamalla aineessa olevaa kapeaa säteilysädettä mittaamalla kokeellisesti massan vaimennuskertoimen arvoa.

Johdanto

1. Yleisiä käsitteitä

Gammasäteily on fotonisäteilyä, jolla on erillinen energiaspektri ja joka syntyy, kun atomiytimien energiatila muuttuu, ydinmuunnokset ja hiukkasten tuhoutuminen tapahtuu. Gammasäteily on sähkömagneettista epäsuoraa ionisoivaa säteilyä. Radionuklidien lähettämien gamma-kvanttien energia vaihtelee välillä 0,01 MeV - 10 MeV. Suurin osa radionuklideista tuottaa gammasäteilyä, jonka energiaspektri on monimutkainen. Jotkut ytimet (niitä on vähän) lähettävät monoenergeettistä gammasäteilyä.

Radionuklideille, joilla on monimutkainen gammasäteilyspektri, voidaan kokeellisesti määrittää sellaisen monoenergeettisen fotonisäteilyn tehollinen fotonienergia, jonka suhteellinen vaimeneminen tietyn koostumuksen ja tietyn paksuisen absorboijassa on sama kuin tarkastellun ei-vaimennuksen. monoenergeettinen fotonisäteily.

Gammasäteilyn ominaisuuksia ovat gammasäteiden vuo ja vuontiheys.

Gamma-kvanttien vuo ymmärretään tietyn pinnan aikavälillä dt läpäisevien kvanttien dN γ-määrän suhdetta tähän väliin

Gamma-kvanttivuon tiheys on alkeispallon tilavuuteen tunkeutuvan vuon dФ γ suhde tämän pallon poikkileikkausalaan dS

Samanlaisia ​​ominaisuuksia, jotka ottavat huomioon gammasäteilyn energian, ovat gammasäteilyn energiavuo ja energiavuon tiheys.

Gammasäteilyn vuorovaikutus aineen kanssa tapahtuu pääasiassa kolmen perusprosessin ansiosta: valosähköinen vaikutus, epäkoherentti sironta (Compton-ilmiö) ja elektroni-positroniparien muodostuminen (parivaikutus). Alhaisilla gammasäteiden energioilla elektronien koherentilla sironnalla on myös tietty osuus.

Gamma-kvanttien vuorovaikutuksen todennäköisyyttä aineen kanssa kuvaa massavaimennuskerroin. Se viittaa osakesuhteeseen ionisoimalla epäsuorasti tietyn energian hiukkasia, jotka ovat olleet vuorovaikutuksessa kulkeessaan alkeispolun dl väliaineessa, jonka tiheys on ρ, tämän polun pituuteen ja väliaineen tiheyteen

Fotonisäteilyn massavaimennuskerroin on yhtä suuri kuin valosähköisestä vaikutuksesta, epäkoherentista sironnasta, koherentista sironnasta ja elektroni-positroniparien muodostumisesta johtuvien massavaimennuskertoimien summa. Tässä tapauksessa gammasäteilyssä koherenttia sirontaa ei yleensä oteta huomioon:

Kuten yllä olevasta määritelmästä voidaan nähdä, fysikaalisen merkityksen kannalta massan vaimennuskerroin on todennäköisyys, että gamma-kvantit ovat vuorovaikutuksessa aineen kanssa yksikkökohdemassapaksuudella.

Säteilysuojauslaskelmissa käytetään usein lineaarista gamma-vaimennuskerrointa μ, joka saadaan kertomalla massavaimennuskerroin tiheydellä ρ. Fysikaalisen merkityksen mukaan lineaarinen vaimennuskerroin on todennäköisyys, että gamma-kvantti vuorovaikuttaa aineen kanssa yksikköpituudella. Mittayksiköt ja μ SI-järjestelmässä ovat vastaavasti m 2 /kg ja m -1.

Vaimennuskertoimien suuruus riippuu monimutkaisesti gammasäteiden energiasta ja suojamateriaalista. Nämä riippuvuudet on annettu käsikirjassa taulukoiden tai kaavioiden muodossa (katso liite 3, kuva 3-6).

Analyyttinen lauseke gammasäteilyn suojauksen vaimenemisen kuvaamiseksi voidaan saada kapealle monoenergeettisen gammasäteilyn säteelle. Tässä tapauksessa minkä tahansa vuorovaikutuksen seurauksena gamma-kvantti jättää säteen. Tästä johtuen säteestä lähtevien fotonien lukumäärä dN on verrannollinen aineen läpi kulkeneeseen paksuuteen dx ja saapuvien fotonien lukumäärään N, ts.

Monenergiselle säteilylle μ on vakio, ja tuloksena olevan lausekkeen integrointi antaa

Jos jaamme tämän lausekkeen molemmat osat kohdealueella ja säteilytysajalla, saadaan lauseke gammasäteilyn vuotiheydelle

missä φ γ0 ja φ γ ovat gammasäteilyvuon tiheys ennen ja jälkeen paksuuden d absorboijaa.

Riippuvuusgraafi lgφ=f(d) on kuvan 2 mukaisessa muodossa. 4.1.

Kokeellisesti muodostettu kuvaaja auttaa määrittämään lineaarisen vaimennuskertoimen μ arvon ja sitten käyttämällä vertailukaaviota μ=f(E) gammasäteilyn energian määrittämiseen. Kuvaajan μ:n arvo määräytyy joko puolivaimennuskerroksen paksuudella d 1/2

tai kaltevuuden α tangentilla

Töitä suoritettaessa ei mitata suoraan vuotiheyttä φ γ, vaan siihen verrannollisesti pulssin laskentanopeutta n.

1.2. Laboratorion järjestelyn kuvaus

Laboratorion järjestelyn lohkokaavio on esitetty kuvassa. 4.2. Säteilylähteet ovat 60 Co:n tai 137 Cs:n valmisteita, joiden aktiivisuus on noin 10 mCu. Lähde sijoitetaan lyijysuojukseen, josta tulee suunnattu gammasäteilysäde, joka kulkee absorboijan läpi matkallaan ilmaisimeen. Toista kollimaattoria käytetään absorboimaan absorboijassa sironneet gammasäteet, muuten gammasäteilyn vaimennuskertoimen arvo aliarvioituu.

Mittaukset suoritetaan laboratoriolaitteistolla, joka on kehitetty radiometrin KRVP-3B perusteella.

Laboratoriotöiden suorittaminen

2.1. Työhön valmistautuminen ja mittojen tekeminen

Hanki säteilylähde ja sarja absorboivia levyjä laboratorioavustajalta.

Kokoa laboratoriokokoonpano kuvan 1 mukaisesti. 4.2. lohkokaavio. Kiinnitä erityistä huomiota kollimaattoreiden kohdistukseen. Ennen kuin asennat lähteen kollimaattoriin, tee "tähdätä" tarkkailemalla toisen kollimaattorin läpi. Asenna säteilylähde taustan mittauksen jälkeen laboratoriossa.

Valmistele radiometri KRVP-3B käyttöä varten. Laske tausta viiden minuutin ajan.

Aseta säteilylähde, mittaa laskentanopeus ilman absorboijaa. Asenna sitten vuorotellen yksi, kaksi, kolme jne. vaimennuslevyt mittaamalla joka kerta niiden paksuuden ja laskentanopeuden niiden läpi kulkevasta gammasäteilysäteestä. Valitse laskentanopeuden mittausaika 5 % mittaustarkkuuden perusteella.

Suorita mittauksia, kunnes laskentanopeus laskee 8-10 kertaa. Kirjaa mittaustulokset ja myöhemmät laskelmat raporttitaulukkoon.

Piirrä mittaustulosten perusteella lg n=f(d), määritä kuvaajasta gammasäteilyn vaimennuskerroin ja määritä sen avulla gammasäteiden energia.

2.2. Raportin laatiminen laboratoriotyöstä

Ennen työn aloittamista on laadittava lyhyt kuvaus työstä erityiselle raporttilomakkeelle ja laadittava taulukko mittaustulosten kirjaamiseksi. Valmistele koordinaattiakselit riippuvuusgraafin lg n=f(d) piirtämistä varten.

Taulukko 4.1 Mittaustulokset

N f = pulssia per t = minuuttia

n f = imp/min. Imukykyinen materiaali

Muodosta mittaustulosten perusteella riippuvuudesta lgn=f(d) kuvaaja, jolla määritetään μ:n arvo. Kaavioista (katso liite, kuva 3, 4, 5, 6) määritä γ-kvanttien energia. Saatua γ-kvanttien energian arvoa verrataan taulukkoarvoihin (katso liite 2, taulukko 6) ja määritetään mittausvirhe.

3. Turvallisuus

Ennen työn aloittamista jokaisen esiintyjän tulee saada laborantilta annosmittari säteilyannoksen mittaamiseksi. Ota γ-säteilyn lähteet vain pinseteillä. Kun olet asettanut lähteen kollimaattoriin, sulje kollimaattorin kääntöpuoli lyijysuojalla.

Työtä suoritettaessa on ryhdyttävä toimenpiteisiin säteilyannoksen pienentämiseksi muistaen, että pistelähteestä tuleva säteilyannos on verrannollinen aikaan ja kääntäen verrannollinen etäisyyden neliöön.

Työn jälkeen laborantti mittaa säteilyannokset, raportoi opettajalle ja kirjaa ne annosrekisteriin. Koska laitteen sähköpiirissä on vaarallinen jännite (400 V), sähköpiirin avaaminen on KIELLETTY.

testikysymykset

Minkä tyyppisen säteilyn parissa työstetään?

Mitä on gammasäteily?

Mikä on gammasäteiden spektri?

Mitkä prosessit määräävät gammasäteilyn vaimenemisen aineessa?

Mikä on gammasäteilyvuo?

Mikä on gammavuon tiheys?

Mikä on gammasäteiden massavaimennuskerroin?

Mikä on gammasäteilyn lineaarisen vaimennuskertoimen fysikaalinen merkitys?

Lyijyn gammasäteilyn lineaarinen vaimennuskerroin on 0,5 cm -1. Mikä on gammasäteiden energia?

Lyijyssä olevan gammasäteilyn puolivaimennuskerros on 1,4 cm Mikä on gammasäteiden energia?

Lyijyn gammasäteilyn massavaimennuskerroin on 0,02 m 2 /kg. Mikä on gammasäteiden energia?

Mikä matemaattinen suhde kuvaa gammasäteilyn vaimenemista aineessa?

Mitä ehtoja on täytettävä, jotta aineen gammasäteilyn vaimennus voidaan kuvata eksponentiaalisella?

Mikä on riippuvuusgraafin lgφ γ =f(d) muoto?

Kuinka määrittää gammasäteilyn energia kuvaajasta lgφ γ =f(d)?

Miksi tähän työhön tarvitaan kollimaattoreita?

Millä keinoilla gammasäteilyn pistelähteen säteilyannosta voidaan pienentää?

Kuinka muuttaa sormien säteilyannosta, jos pinsettien (R=25cm) sijaan lähde otetaan käsin (R=0,5cm)?

Mikä takaa vaaditun mittaustarkkuuden tässä työssä?

Mitä radionuklidia tutkittiin tässä työssä?

Mikä on radionuklidin gammasäteilyn energia tässä työssä?

LAB #5

Asennustiedosto "Gamma-Stream. Hydraulinen laskenta” on saatavilla pyynnöstä.

Ohjelmisto sisältää lisenssisopimuksen.

Gamma-Stream-ohjelmistopaketin versio 1.1.0.1 sisältää seuraavat muutokset ja lisäykset:

1. Osa "Kaasun massan laskeminen":

1.1 Laajennettu moduulivalikoima:

• Lisätty 160l moduuli. 60 baarin paineelle.
• Lisätty moduuleita tilavuudella 80l. ja 100l. 150 baarin paineelle ja halkaisija ZPU 40 mm Freon 23:lle.
• On otettu käyttöön sarja MPU-tyyppisiä CO2-moduuleita, joiden ZPU:n halkaisija on 12 mm.

1.2. GOTV Freon FK-5-1-12:lle otetaan käyttöön kaksi vakiopitoisuuden arvoa:

• standardipitoisuus Sn 4,2 % nykyisen version SP5.13130-2009 (muutos nro 1) mukaisesti
• vakiopitoisuus Сн 5,4% SP5.13130:n uuden painoksen luonnoksen mukaisesti, sellaisena kuin se on muutettuna. 2015

1.3. Korjattu jäljellä olevan GOTV:n näyttö putkistossa

2. Osio "Hydraulilaskenta":

2.1. Esiteltiin erikoissuuttimet GOTV Freon FK-5-1-12:lle

2.2. Putkilinjaelementtien (käännös, tii) hydraulisen vastuksen kertoimet on määritelty

2.3. Lisähäviöitä putkilinjan pystyosissa on määritelty.

Ohjelmistoa "Gamma-Potok" voidaan käyttää 10 päivän kuluessa asennuspäivästä testitilassa ilman toiminnallisia rajoituksia. Seuraavaksi sinun on rekisteröidyttävä saadaksesi rekisteröintiavaimen.

Rekisteröintialgoritmi:

1. Napsauta "Rekisteröintitiedot" -ikkunassa "Hae rekisteröintiavain" -painiketta.
2. Täytä tietokentät avautuvassa ikkunassa "Gamma Stream -ohjelman käyttäjän rekisteröinti".

Napsauttamalla "OK"-painiketta vahvistat määritettyjen tietojen oikeellisuuden ja hyväksyt NPO Fire Automation Service LLC:n tietojen tallentamisen ja käsittelyn.
Seuraavaksi ohjelma luo rekisteröintitiedoston ja tarjoutuu tallentamaan sen tietokoneellesi.
Saadaksesi rekisteröintiavaimen, sinun on lähetettävä tämä tiedosto osoitteeseemme. Lähetämme sinulle ohjelman avaimen vastauskirjeessä.

Kerätyn tiedon käyttö.

Emme jaa saamiamme tietoja mihinkään tarkoitukseen, mukaan lukien niiden siirtäminen kolmannelle osapuolelle. Sinulta saatuja tietoja voidaan luovuttaa vain Venäjän federaation lainsäädännön edellyttämissä tapauksissa tai kirjallisesta pyynnöstäsi.

Usein Kysytyt Kysymykset

Analysoituaan suunnittelijoiden usein kysyttyjä kysymyksiä, asiantuntijamme ovat kehittäneet:

• tiedosto suurimman käyttöpaineen laskentaan eri seinämäpaksuuksilla (xls, ~21Kb) ;
• tiedosto ylipaineen poiston aukon laskemiseksi (xls, ~62Kb) .

1. Kysymys: miksi ohjelmassa käytetään putkia ja liittimiä, joita ei voi ostaa markkinoilta.
Vastaus:

• Putkista: Gamma-Potok ohjelmistotietokantaan on lisätty GOST 8732 ja GOST 8734 mukainen putkilajitelma Ohjelman valitsemat SUOSITTELUT putkityypit on esitetty raportissa hydraulista laskelmaa varten. Ohjelman käyttäjä voi kuitenkin itsenäisesti luoda oman listansa, jossa on erilaisia ​​putkia, perustuen mahdollisuuteen hankkia se alueellaan. Lisäksi suunnittelija voi ilmoittaa tarvitsemansa putkiluettelon ottaessaan meihin yhteyttä hydraulisen laskelman suorittamiseksi. Putken seinämän paksuuden valinnan oikeellisuuden tarkistamiseksi suunnittelija voi käyttää verkkosivuillamme olevaa tiedostoa "Maksimikäyttöpaineen laskeminen putkille, joilla on eri seinämäpaksuudet".
• Pro-liittimet: Hydraulilaskennan raportissa julkaistaan ​​ohjelman valitsemat SUOSITELTAVAT liitostyypit. Standardin GOST 17375 mukaiset mutkat ja standardin GOST 17376 mukaiset tiilat ovat hyvin rajalliset ja riittämättömät suunnittelulaskelmiin. Siksi Gamma-Potok-ohjelmistotietokantaan on lisätty valikoima liitososia, jotka sisältävät sekä standardin mukaisen GOST:n mukaisen mutka- ja tii-sarjan että liitoskokoalueen (porras sisähalkaisijalla 1 mm), jotka erikoistuneet yritykset voivat valmistaa yksitellen GOST:n määrittelemien vaatimusten mukaisesti. Normit eivät myöskään kiellä sellaisten liitososien käyttöä, jotka asennusorganisaatiot voivat valmistaa putkista riippumatta GOST 8732:n ja GOST 8734:n mukaisesti.

2. Kysymys: miksi Gamma Potok -ohjelmisto ei sisällä SP 5.13130.2009:n mukaisen ylipaineen poiston aukon laskemista
Vastaus:

• emme sisällyttäneet tätä laskelmaa hydrauliseen laskentaohjelmaan tietoisesti, koska uskomme, että se liittyy vain epäsuorasti hydrauliseen laskemiseen ja vaatii erillistä ymmärtämistä, rakennusrakenteisiin liittyvien lähtötietojen keräämistä.
• Olemme kehittäneet auttaaksemme suunnittelijaa suorittamaan tämän laskelman itsenäisesti