Рентген – это единица экспозиционной дозы рентгеновского и ?-илучений, при которой сопряженная с этим излучением корпускулярная эмиссия в 0,001293 г воздуха (1 см3 при 0 оС и давления 1,01323.105 Па) образовывает ионы, которые имеют заряд в одну электростатическую единицу каждого знака. Производными единицами являются миллирентген (1 мР = 10–3 Р) и микрорентген (1 мкР = 10–6 Р).
Величина заряда однозарядного иона составляет 4,8·10–10 единиц СГСЕ (заряд электрона), поэтому 1 Р соответствует образованию 1/4,8·10–10 = 2,08·109 пар ионов в 1 см3 воздуха.
Энергия, которая расходуется на образование одной пары ионов равняется в среднем 34 эВ; итак, доза в 1 Р соответствует поглощению энергии
Е=2,08·109·34 = 7,07.1010 эВ = 0,114 эрг·см3,
или для 1 г воздуха
Е = 0,114/0,001293 = 87,7 эрг·г–1.
Итак, при экспозиционной дозе 1 Р поглощенная энергия в воздухе равняется 87 эрг·г–1, а поглощенная доза равняется 0,87 рад. Значения 0,114 эрг·см–3 и 87,7 эрг·г–1 называют энергетическими эквивалентами рентгена.
Применение рентгена как единицы дозы разрешается для измерения экспозиционной дозы до 3 МэВ. Использования единицы экспозиционной дозы по степени ионизации воздуха удобно тем, что эту степень ионизации легко измерять и, кроме того, энергии, которые поглощаются 1 см3 живой ткани и 1 см3 воздух, пропорциональны. Поглощенная энергия в воде и мышечной ткани незначительно отличается от поглощенной энергии в воздухе. Это объясняется тем, что эффективные атомные номера воды и мышечной ткани мало отличается от среднего атомного номера воздуха. Поглощенная доза излучения и экспозиционная доза рентгеновского и ?-излучений за единицу времени называются мощностью поглощенной дозы и мощностью экспозиционной дозы рентгеновского и ?-излучений.
За единицу мощности поглощенной дозы излучения и мощности экспозиционной дозы используют, соответственно, ватт на килограмм (Вт·кг–1) и ампер на килограмм (А·кг–1). Один А·кг–1 – это мощность экспозиционной дозы фотонного излучения, при которой за время 1 с экспозиционная доза повышается на 1 Кл·кг–1. Внесистемными единицами мощности поглощенной дозы излучения и мощности экспозиционной дозы рентгеновского и ?-излучений являются рад в секунду (рад·с–1) и рентген в секунду (Р·с–1).
Для характеристики распада радиоактивных веществ используют единицы активности. За единицу активности принимается один распад в секунду (расп/с). Внесистемной единицей активности радиоактивного изотопа является Кюри (Ки). Эта единица определяется количеством радиоактивного вещества, в котором происходит 3,700·1010 распадов в секунду. 1 Кюри отвечает 0,66 мм3 радона при 0 оС и 1,01323·105 Па, который находится в равновесии с 1 г радия. Производными единицами являются милликюри (1мКи = 10–3 Ки = 3,7.107 расп/с) и микрокюри (1мкКи = 10–6 Ки = 3,7·104 расп/с).
Иногда для характеристики активности источника ?-излучения используют в качестве единицы грамм-эквивалент радия – массу радиоактивного вещества, которое при одинаковых геометрических условиях создает такую же дозу, как и один грамм радия в равновесии со своими продуктами распада.
Один миллиграмм радия, который находится в равновесии с короткоживущими продуктами распада и содержится в платиновом фильтре толщиной 0,5 мм, имеет, по определению, активность 1 мКи.
Гамма-эквивалент (?-эквивалент) препарата равняется 1 миллиграмм-эквиваленту радия, если ?-излучение в тождественных условиях измерения создает такую же ионизацию как и 1 мг (мкКи) радия в равновесии с продуктами распада в платиновом фильтре толщиной 0,5 мм.
Для точечного источника с активностью с мКи экспозиционная доза излучения D (в Р) за время t (ч) на расстоянии R (см) равняется:
, (23.25)
где К? – ?-постоянная изотопа, которая показывает мощность экспозиционной дозы ?-излучения в Р/ч на расстоянии 1 см от точечного источника с активностью 1 мКи.
Значения ?-постоянных некоторых источников ?-лучей приведены ниже:
Вещество 226Ra 60Co 137Cs 192Ir
K?, Р/ч 8,4 13,5 4,2 5,47
Интенсивность излучения или дозы излучения можно определять непосредственно с помощью абсолютных методов, например, по ионизации в газе; калориметрически; по заряду, который переносится пучком заряженных частиц с известной энергией.
Основные понятия, которые необходимо знать:
?-частица
?-Частица
?-лучи
радиационно-химический выход
экспозиционная доза излучения.
Мощность дозы
Вопросы для самоконтроля:
Что называют радиолизом? Перечислите основные источники излучения?3. Что используют для характеристики активности источника ?-излучения? Литература:
1. Практические работы по курсу “Основы радиохимии и радиоэкологии”. Под ред. , М.: Химический факультет МГУ им. , 2006.
2. , , . Химия высоких энергий. М.:Химия, 1988. 368с.(глава 5 с.229-256.)
Лекция №5.
Реакции в электроразряде.
План:
Возникновение разряда в газе. Формы самостоятельного разряд. Плазмохимия. Плазмохимические реакции.1.Возникновение разряда в газе. Формы самостоятельного разряда
Если между электродами, помещенными в газ, создать разность потенциалов и постепенно повышать ее, слабый ток, возникший в цепи, первоначально будет подчиняться закону Ома. Появление этого тока связано с так называемой начальной электропроводностью газа, обусловленной присутствием в нем заряженных частиц — ионов, постоянно образующихся под действием внешних ионизаторов (света, космического и радиоактивного излучений и др.). При дальнейшем увеличении градиента потенциала Е сила тока перестает зависеть от напряжения и становится почти постоянной, по величине равной току насыщения. Постоянству силы тока отвечает величина Е, при которой все образующиеся в межэлектродном пространстве заряженные частицы, В также частицы, попадающие в это пространство извне, успевают до своей гибели достичь электродов. Описанное явление называется, несамостоятельным разрядом, так как при устранении воздействия внешних ионизаторов ток исчезает.
Однако при некотором более высоком значении градиента потенциала сила тока вновь начинает увеличиваться. Значение Е, при котором начинается увеличение силы тока, прямо пропорционально давлению газа и зависит от природы этого газа. При градиенте потенциала, отвечающем значению А, начинается темный, или таунсендовский разряд, характеризующийся очень малыми силами тока и почти полным отсутствием свечения газа. Слабое свечение все-таки наблюдается, так как электроны, приобретая способность ионизировать молекулы, могут, естественно, и возбуждать их.
При дальнейшем повышении градиента потенциала сила тока возрастает сначала относительно медленно, а при определенном значении градиента потенциала, равном В, резко увеличивается скачком до очень высоких значений, определяемых в основном внешним сопротивлением цепи и мощностью источника тока. Одновременно появляется яркое свечение газа. Это явление, происходящее, например, в воздухе при атмосферном давлении и значении градиента потенциала порядка 3•104 в/см, называется зажиганием газового разряда, или пробоем газового промежутка.
Разряд, формирующийся после пробоя, является уже самостоятельным, так как он сам производит заряженные частицы путем лавинообразной ионизации, и для поддержания тока не нужны внешние ионизаторы.
При пробое электропроводность газового промежутка становится очень большой и напряжение на электродах резко снижается до так называемого напряжения горения разряда. В зависимости от ряда условий самостоятельный разряд может характеризоваться различным внешним видом, характером элементарных процессов и распределением напряженности поля вдоль оси разряда. _Основными_формами самостоятельного разряда являются_искровой, тлеющий и дуговой.
При высоких давлениях газа (порядка атмосферного и выше), больших расстояниях между электродами, высоковольтном, но маломощном источнике тока (например, индукционная катушка) возникает искровой разряд, сопровождающийся характерным треском.
При низких давлениях газа (несколько миллиметров ртутного столба) и не очень малом сопротивлении внешней цепи формируется тлеющий разряд. Если же сопротивление внешней цепи невелико, источник тока достаточно мощный, а давление газа более высокое, то вслед за пробоем образуется дуговой разряд. Тлеющий разряд можно постепенно перевести в дуговой, увеличивая силу тока (путем уменьшение внешнего сопротивления цепи) и одновременно повышая давление. При этом можно получить различные формы тлеющего разряде
Таковы виды разряда, наблюдающиеся после полного пробоя газового промежутка. В особых условиях самостоятельный разряд может образоваться при напряжениях, гораздо меньших напряжения полного пробоя. Это наблюдается в резко неоднородных полях при электродах малого радиуса кривизны — тонких проволоках или остриях (например, тонкая проволока, коаксиально расположенная внутри полого цилиндра).
2.Основы плазмохии.
Плазма — частично или полностью ионизированное состояние вещества, при котором система содержит свободные положительные (ионы) и отрицательные (электроны, реже ионы) заряженные частицы, концентрации которых в среднем практически одинаковы. Наличие в плазме заряженных и возбужденных частиц, их взаимодействие приводит к ряду качественных физических и химических особенностей в ее поведении, отличающих ее от обычного газа и дающих основание считать ее особым «четвертым» состоянием вещества. Основное свойство плазмы — квазинейтральность. Это свойство проявляется, начиная с некоторых значений объема и промежутка времени, зависящих от соответствующих масштабов разделения заряженных частиц. Разделение зарядов приводит к возникновению плазменных колебаний, периоду которых и соответствует временной масштаб U. Пространственный масштаб ?, называемый радиусом Дебая, определяется расстоянием, на которое частица перемещается при своем тепловом движении за время to. Квазинейтральность плазмы реализуется на расстояниях, больших ? и при временах, превышающих to.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 |
