Обама _Лаб Номер 4

Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ

(МТУСИ)

Факультет "Радио и телевидение"

Кафедра «экология, безопасность жизнедеятельности и электропитания»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом

Выполнил

Студент гр. МИТ2301 _____________________ Обама Х.С.

Проверила _____________________ Федоркина И.А.

Цель: применить теоретические знания при расчете в представленных задачах.

Ход работы:

Теория:

Основные понятия и определения.

Под ионизирующим излучением понимают любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов разных знаков.

Различают непосредственно ионизирующее излучение и косвенно ионизирующее излучение. Непосредственно ионизирующее излучение состоит из заряженных частиц, кинетическая энергия которых достаточна для ионизации при столкновении с атомами вещества. Примером этому могут быть α и β-излучения радионуклидов, протонное излучение ускорителей и т. п. Косвенно ионизирующее излучение со стоит из незаряженных частиц, взаимодействие которых со средой при водит к возникновению заряженных частиц, способных непосредственно вызывать ионизацию.

Примерами могут служить нейтронное и фотонное излучения, представляющие собой электромагнитное ионизирующее излучение. Ионизирующее излучение, состоящее из частиц одного вида одинаковой энергии, называется однородным моноэнергетическим излучением. Ионизирующее излучение, состоящее из частиц одного вида раз личных энергий, называется немоноэнергетическим. Так, β-излучение радиоактивных нуклидов всегда является немоноэнергетическим, потому что оно состоит из β-частиц различных энергий. Излучение, состоящее из частиц различного вида, называют смешанным. В зависимости от характера распространения в пространстве различают направленное и ненаправленное излучение. Про ненаправленное можно сказать, что излучение изотропно.

Под полем излучения в дозиметрии понимают область пространства, каждой точке которой поставлены в соответствие физические величины (скалярные или векторные), являющиеся характеристиками полями излучения, которые определяют пространственно-временное распределение излучения в рассматриваемой среде.

В ядерной физике и дозиметрии широко используется внесистемная единица измерения энергии – электрон-вольт (эВ).

В дозиметрии и при расчете защиты от ИИ применяются такие величины, как флюенс, плотность потока частиц, мощность источника излучения, поток энергии и интенсивность излучения.

Флюенс Ф – число частиц (фотонов) dN, проникающих в сферу малого сечения dS, деленное на это сечение (част/м²):

(1.1)

Плотность потока частиц (фотонов) ϕ – флюенс частиц dФ за малый промежуток времени dt, деленный на этот промежуток (част/м²):

(1.2)

Мощность источника – отношение энергии dЕ частиц (или квантов), излучаемых источником, к единице времени dt (Дж/с):

(1.3)

Поток энергии излучения F – отношение энергии dE частиц или квантов ИИ, проникающих в объем элементарной сферы с площадью поперечного сечения dS, к этой площади (Дж/м²):

(1.4)

Интенсивность излучения J – отношение потока энергии излучения dF частиц или квантов ИИ за малый промежуток времени dt к этому промежутку (Вт/м²):

(1.5)

Гамма постоянная. Мощность дозы гамма-излучения единичной активности можно всегда определить, если известна гамма постоянная, характеризующая данный радионуклид.

Гамма постоянная рассчитывается по экспозиционной дозе. Различают дифференциальную и полную гамма постоянные.

Радиевый гамма-эквивалент. Керма-эквивалент Ионизационное действие гамма-излучения любых радиоактивных препаратов оценивают сравнением с радиевым эталонным источником при одинаковых условиях измерения. Так появилась величина, называемая гамма эквивалентом (радиевый гамма-эквивалент), которая измеряется в миллиграмм-эквивалентах радия (мг-экв Rа) или грамм-эквивалент радия (гэкв Rа).

Гамма-эквивалент – нестандартизированная, но широко используемая на практике величина. Экспериментально установлено, что точечный источник Rа активностью 1 мКи, находящийся в равновесии со всеми продуктами распада, с фильтром из пластины толщиной 0,5 мм, создает на расстоянии 1 см мощность экспозиционной дозы, равной 8,4Р/ч. (Более точное измерение значения ГRa государственного эталона равно 8,25Р/ч). Значение гамма постоянной Ra 2 Ra G = 8, 4Р см / ч мКи) принимается за эталон для сравнения мощности дозы от источников гамма-излучения, имеющих различные гамма постоянные.

Миллиграмм-эквивалент радия (мг-экв Ra) – единица гамма-эквивалента радиоактивного препарата, гамма-излучение которого при данной фильтрации и тождественных условиях измерения создает та-14 кую же мощность экспозиционной дозы, как и гамма-излучение 1 мг государственного эталона Ra в равновесии с основными дочерними продуктами распада при платиновом фильтре толщиной 0,5 мм.

Если источник гамма-излучения активностью А = 1 мКи (при отсутствии фильтрации создает мощность экспозиционной дозы, равную 8,4 Р/ч, т. е. Г = 8,4 см² / (R)vRв, на расстоянии 1 см равен 1 мг-экв Ra, т. е.

(1.6)

Связь между мощностью экспозиционной дозы излучения Дэкс мР/ч и гамма-эквивалентом М, мг-экв Ra точечного источника, на расстоянии R, см, может быть выражена следующим образом:

(1.6)

Варианты задач:

Задача 15. Определить мощность поглощенной дозы в воздухе, создаваемую препаратом в 20 г-экв Ra на расстоянии 3 м.

Решение:

мощность поглощенной дозы в воздухе Д, аГр/с, точечного изотропного источника с гамма-эквивалентом М, мг-экв Ra, на расстоянии R, м, от него можно рассчитать по формуле:

Д  3,7 ⋅ 10 ⁷ М ⋅ 55,3/ R² , Гр ⋅ м ² / с.

Вывод

Мощность поглощенной дозы в воздухе, создаваемая препаратом радия на расстоянии 3 метра, составляет приблизительно 4547* в секунду. Это значение представляет собой количество энергии ионизирующего излучения, которое поглощается в воздухе каждую секунду на расстоянии 3 метра.

Москва 2023