Презентация на тему: Природные источники ионизирующих излучений

Природные источники ионизирующих излучений
Природные источники ионизирующих излучений
Природные источники ионизирующих излучений
Природные источники ионизирующих излучений
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Природные источники ионизирующих излучений
Природные источники ионизирующих излучений
Взаимодействие прямоионизирующих излучений с веществом
Природные источники ионизирующих излучений
Тяжелые заряженные частицы
Тяжелые заряженные частицы
Природные источники ионизирующих излучений
Природные источники ионизирующих излучений
Природные источники ионизирующих излучений
Взаимодействие легких заряженных частиц с веществом.
Природные источники ионизирующих излучений
Легкие заряженные частицы
Природные источники ионизирующих излучений
Природные источники ионизирующих излучений
Природные источники ионизирующих излучений
Природные источники ионизирующих излучений
Взаимодействие косвеноинизирующих излучений с веществом
Взаимодействие фотонов с веществом
Природные источники ионизирующих излучений
Природные источники ионизирующих излучений
Природные источники ионизирующих излучений
Природные источники ионизирующих излучений
Природные источники ионизирующих излучений
Природные источники ионизирующих излучений
Взаимодействие нейтронов с веществом.
Природные источники ионизирующих излучений
Взаимодействие нейтронов с веществом.
Природные источники ионизирующих излучений
Природные источники ионизирующих излучений
Природные источники ионизирующих излучений
Природные источники ионизирующих излучений
Природные источники ионизирующих излучений
Природные источники ионизирующих излучений
Природные источники ионизирующих излучений
Природные источники ионизирующих излучений
Природные источники ионизирующих излучений
Природные источники ионизирующих излучений
Первичное космическое излучение
Вторичное космическое излучение
Вторичное космическое излучение
Интенсивность компонент на разных высотах
Природные источники ионизирующих излучений
Дозовые нагрузки от природных источников радиации
Природные источники ионизирующих излучений
ЛИТЕРАТУРА
1/50
Средняя оценка: 4.1/5 (всего оценок: 2)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (320 Кб)
1

Первый слайд презентации: Природные источники ионизирующих излучений

Космическое излучение Первичное космическое излучение Нуклиды радиоактивных рядов Радионуклиды не входящие в ряды Вторичное космическое излучение Радионуклиды земной коры Радионуклиды атмосферы

Изображение слайда
2

Слайд 2

Нуклиды радиоактивных рядов Радиоактивный ряд (семейство) – это группа радионуклидов, претерпевающих последовательные - или (и) -превращения Нуклид-родоначальник Радиоактивный ряд 232 Th (4 n +0) Радиоактивный ряд 238 U (4 n + 2 ) 2 06 Pb стабильный α 234 U 2,5 x 10 5 л β - 234 Pa 1,2 мин β - 234 Th 2,4 дн α 23 8 U 8,5 x 10 9 л α 230 Th 8 x 10 3 л α 22 6 Ra 1,6 x 10 3 л α 2 22 Rn 43,8 дн α 218 Po 3 мин α 214 Po 1,5x10 -7 c β - 2 1 4 Pb 9.8 ч α 210 Po 1 40 дн β - 210 Tl 1 мин β - 2 1 0 Pb 22 лет β - 2 1 0 Bi 5 дн α 2 1 4 Bi 19,7 мин β - 2 08 Pb стабильный α 232 Th 7,4 x10 10 л β - 228 Ra 7,6 лет β - 228 Ac 6,1 лет α 2 28 Th 1,9 лет α 224 Ra 7,6 дн α 2 20 Rn 54,5 c α 216 Po 0,16 c β - 2 1 2 Pb 10,6 ч α 2 1 2 Bi 60,5 мин β - β - 2 08 Tl 3 0, 1 мин α 21 2 Po 3 x10 -7 c

Изображение слайда
3

Слайд 3

Нуклиды радиоактивных рядов Ряд * Родоначальник (Т 1\2, лет) Некоторые радионуклиды ряда Изотопы радона Стабильн. нуклид A =4 n +0 232 Th (1,4  10 10 ) 228 Ra, 228 Ac, 216 Po, 212 Bi 220 Rn (54 с) 208 Pb A=4n+2 238 U (4,5  10 9 ) 230 Th, 234 Pa, 226 Ra, 218 Po 222 Rn (3,8 дн ) 206 Pb A=4n+3 235 U (7,1  10 8 ) 227 Ac, 223 Ra, 223 Fr, 219 At, 219 Rn (3,9 мин ) 207 Pb * А - массовое число члена ряда; n - целое число в интервале 51-59 A =4 n +1 23 7 Np (2,2  10 6 ) 233 U, 225 Ra, 221 Fr, 212 Po, нет 209 Bi ПРИРОДНЫЕ РАДИОАКТИВНЫЕ СЕМЕЙСТВА ИСКУССТВЕННОЕ РАДИОАКТИВНОЕ СЕМЕЙСТВО

Изображение слайда
4

Слайд 4

Радионуклиды не входящие в ряды РАДИОНУКЛИДЫ ЗЕМНОЙ КОРЫ Нуклид (Т 1/2, лет) Содержание в элементе, % Распад Нуклид (Т 1/2, лет) Содержание в элементе, % Распад 40 K (1,28  10 9 ) 0,012  -, +,эз 148 Sm (1,2  10 13 ) 11,3  87 Rb (5  10 11 ) 27,83  - 152 Gd (1,1  10 14 ) 0,2  96 Zr (3,6  10 17 ) 2,8  - 192 Pt (  10 15 ) 0,79  115 In (5  10 14 ) 95,7  - 174 Hf (2  10 15 ) 0,2  123 Te (1,2  10 13 ) 0,87 эз 180 Ta (  10 13 ) 0,012  -,эз Существуют с момента образования планеты. Обладают периодом полураспада, сравнимым с возрастом Земли. Всего известно около 20 таких нуклидов

Изображение слайда
5

Слайд 5: Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом

Изображение слайда
6

Слайд 6

Заряженные частицы - тяжелые( , p, d, t ) и легкие (е+, е) Электромагнитные излучения ( - и рентгеновские кванты) Нейтроны ПРЯМОИОНИЗИРУЮЩИЕ КОСВЕНОИОНИЗИРУЮЩИЕ

Изображение слайда
7

Слайд 7

Для частицы: масса, заряд, энергия. Для вещества: плотность, атомный номер (заряд рассеивающего центра), средний ионизационный потенциал. ВАЖНЕЙШИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Изображение слайда
8

Слайд 8: Взаимодействие прямоионизирующих излучений с веществом

Изображение слайда
9

Слайд 9

Полный пробег ( R max ) Удельные потери энергии (- dE / dx ) (- dE / dx ) = (- dE / dx ) ион (- dE / dx ) рад (- dE / dx ) яд + +

Изображение слайда
10

Слайд 10: Тяжелые заряженные частицы

(- dE / dx ) = (- dE / dx ) ион (- dE / dx ) рад (- dE / dx ) яд + +

Изображение слайда
11

Слайд 11: Тяжелые заряженные частицы

Формула Бора для нерелятивистской частицы 4 z 2 e 4 n e m e v 2 -(dE/dx) и = 2m e v 2 I ln · -(dE/dx) и ~ z 2 n e v 2

Изображение слайда
12

Слайд 12

Кривая Брэгга Зависимость удельной ионизации от глубины проникновения пик Брэгга

Изображение слайда
13

Слайд 13

Расстояние, пройденное частицей в ве - ве, называется линейным пробегом частицы ( R ) Массовый пробег частицы: R m =  R

Изображение слайда
14

Слайд 14

Пробег  -частиц в воздухе  9 см в биологических средах  1 0 0 микрон. Альфа-лучи полностью поглощаются листом бумаги, одеждой или слоем алюминия толщиной 70 мкм. Протоны ( 5 МэВ ) в алюминии = 60 мкм,  -частицы ( 5 МэВ ) в алюминии = 23 мкм.

Изображение слайда
15

Слайд 15: Взаимодействие легких заряженных частиц с веществом

(- dE / dx ) = (- dE / dx ) ион (- dE / dx ) рад (- dE / dx ) яд + +

Изображение слайда
16

Слайд 16

Формула Бора для нерелятивистской частицы ( электрон) 4 z 2 e 4 n e m e v 2 -(dE/dx) и = m e v 2 2 I ln · -(dE/dx) и ~ z 2 n e v 2 -(dE/dx) и ~ z 2 M n e E E = Mc 2 Ионизационные потери

Изображение слайда
17

Слайд 17: Легкие заряженные частицы

(dE/dx) р / (dE/dx) и  EZ/800 Радиационные потери -(dE/dx) р ~ Z 2 E -(dE/dx) и ~ z 2 M n e E Ионизационные потери

Изображение слайда
18

Слайд 18

Эффективный пробег Траектория движения электрона в веществе – ломаная линия

Изображение слайда
19

Слайд 19

 =  0 e -  d d 1\2 = ln 2/ 

Изображение слайда
20

Слайд 20

Пробег электронов (2 МэВ) в алюминии - 2,5 мм в воздухе - 8,7 метра в мягких биологических тканях  1 см

Изображение слайда
21

Слайд 21

e - e+ e + + e- → γ + γ (E γ =0,511 МэВ) Взаимодействие позитронов с веществом

Изображение слайда
22

Слайд 22: Взаимодействие косвеноинизирующих излучений с веществом

Изображение слайда
23

Слайд 23: Взаимодействие фотонов с веществом

Механизмы взаимодействия ФОТОЭФФЕКТ КОМПТОНОВСКОЕ РАССЕЯНИЕ ОБРАЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОН-ПОЗИТРОННЫХ ПАР

Изображение слайда
24

Слайд 24

 =  0 e -  d  =  ф +  к +  п Закон ослабления моноэнергитичных фотонов в веществе

Изображение слайда
25

Слайд 25

 Фотоэлектрон К L M ФОТОЭФФЕКТ Вероятность ФЭ увеличивается с ростом энергии связи электрона  ф  Z 4 / E  ФЭ является главным механизмом поглощения мягкого электромагнитного излучения в тяжелых веществах.

Изображение слайда
26

Слайд 26

 Комптоновский электрон К L M КОМПТОНОВСКОЕ РАССЕЯНИЕ Рассеянный фотон  КЭ происходит на слабосвязанных, внешних электронах атома. Длина волны рассеянного излучения больше длины волны падающего  к  Z / E  КЭ становится значимым при энергии гамма-кванта > 1 МэВ.

Изображение слайда
27

Слайд 27

 Электрон К L M ОБРАЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОН-ПОЗИТРОННЫХ ПАР Позитрон Для образования электрон-позитронной пары энергия гамма-кванта должна быть > 1,02 МэВ  п  Z 2

Изображение слайда
28

Слайд 28

Фотоэффект основной механизм взаимодействия  -квантов в области энергий < 10 -2 -10 -1 МэВ Комптон-эффект - в области энергий 10 -1 < Е  < (1-10) МэВ Эффект образования пар - в области энергий > 10 МэВ При энергии гамма-квантов в несколько десятков МэВ возможен ядерный фотоэффект

Изображение слайда
29

Слайд 29

В качестве защиты от  -излучения используют вещества большой плотности - свинец, сталь, железобетон, иногда воду. Столб воды высотой 10 см уменьшает интенсивность пучка  -лучей (E  = 1 МэВ ) в 2 раза, 20 см - в 4 раза, 40 см - в 8 раз. Для очень жестких гамма-лучей, с энергиями порядка 10-10 0 МэВ, проникающая способность даже в очень плотных средах может достигать нескольких метров

Изображение слайда
30

Слайд 30: Взаимодействие нейтронов с веществом

НЕЙТРОН ( n ) состав udd спин 1\2 заряд 0 масса 939,55 МэВ время жизни  10 3 c По энергии нейтроны делят на медленные (Е n < 0,5 кэВ), промежуточные (0,5 кэВ < Е n < 0,5 МэВ) быстрые (Е n > 0,5 МэВ)

Изображение слайда
31

Слайд 31

 =  0 e -  N d Закон ослабления моноэнергитичных нейтронов в веществе

Изображение слайда
32

Слайд 32: Взаимодействие нейтронов с веществом

Механизмы взаимодействия УПРУГОЕ РАССЕЯНИЕ НЕУПРУГОЕ РАССЕЯНИЕ ПОГЛОЩЕНИЕ

Изображение слайда
33

Слайд 33

Рассеянный нейтрон К L M УПРУГОЕ РАССЕЯНИЕ Ядро отдачи

Изображение слайда
34

Слайд 34

Кинетическая энергия ядра отдачи E n cos  E яо = 4 ( m n / M я ) 1+ ( m n / M я ) Вещества, используемые для замедления быстрых нейтронов, называются замедлителями. В среде с легкими ядрами быстрые нейтроны испытывают только упругое рассеяние.

Изображение слайда
35

Слайд 35

Рассеянный нейтрон К L M НЕУПРУГОЕ РАССЕЯНИЕ Возбужденное ядро  -кванты

Изображение слайда
36

Слайд 36

Для возбуждения легких ядер требуется значительная энергия (например, для 14 C ≈ 5 МэВ); для тяжелых на порядок меньшая (  0,1 МэВ). Быстрые нейтроны (с энергией несколько МэВ) при прохождении через среду с тяжелыми ядрами испытывают одно-два неупругих столкновения, теряя значительную долю своей энергии, а затем уже взаимодействуют упруго.

Изображение слайда
37

Слайд 37

К L M ПОГЛОЩЕНИЕ Возбужденное ядро  -кванты А+1

Изображение слайда
38

Слайд 38

при E n  1,5 МэВ (медленные нейтроны) 19 F ( n,  ) 20 F при E n  1,5-3,7 МэВ (быстрые нейтроны) 19 F ( n,  ) 16 N при E n  60 МэВ (сверхбыстрые нейтроны) 19 F ( n,3 p,6 n ) 11 C

Изображение слайда
39

Слайд 39

A X ( n,  ) A +1 X Радиационный захват нейтрона. Образование радионуклидов под действием нейтронного излучения получило название наведенной радиоактивности. 23 Na ( n,  ) 24 Na 24 Na → 24 Mg + e - + ν

Изображение слайда
40

Слайд 40

Способность ядер поглощать нейтроны используется при выборе защиты от нейтронного излучения. Хорошими веществами-поглотителями медленных нейтронов являются изотопы кадмия и бора: 113 Cd (n,  ) 113 Cd, 10 B (n,  ) 7 Li, 10 B (n,  ) 11 B

Изображение слайда
41

Слайд 41

Защита от нейтронного излучения ПОГЛОТИТЕЛЬ НЕЙТРОНОВ ПОГЛОТИТЕЛЬ  -КВАНТОВ ЗАМЕДЛИТЕЛЬ НЕЙТРОНОВ

Изображение слайда
42

Слайд 42: Природные источники ионизирующих излучений

Космическое излучение Первичное космическое излучение Нуклиды радиоактивных рядов Радионуклиды не входящие в ряды Вторичное космическое излучение Радионуклиды атмосферы Радионуклиды земной коры

Изображение слайда
43

Слайд 43: Первичное космическое излучение

Поток космических частиц высокой энергии (до 10 20 эВ) Интенсивность ПКИ составляет 2-4 см -2 с -1 Состав Открыто в 1912 году австрийским физиком Виктором Ф. Гессом, лауреатом Нобелевской премии

Изображение слайда
44

Слайд 44: Вторичное космическое излучение

Поток частиц (адроны, лептоны, фотоны), образующихся в результате взаимодействия первичных космических лучей с ядрами атомов атмосферы. Адронная компонента Электрон-фотонная Мюонная

Изображение слайда
45

Слайд 45: Вторичное космическое излучение

Поток частиц (адроны, лептоны, фотоны), образующихся в результате взаимодействия первичных космических лучей с ядрами атомов атмосферы. Адронная компонента Электрон-фотонная Мюонная Состав: π -мезоны, δ -нуклоны, возбужденные ядра, каоны Механизм образования: π 0 → γ + γ γ → е + + е -, Механизм образования: π - → μ - + ν ; μ - → е - + 2 ν π + → μ + + ν, μ + → е + + 2 ν

Изображение слайда
46

Слайд 46: Интенсивность компонент на разных высотах

Мюонная 1,7 · 10 -2 частиц см -2 с -1 Интенсивность компонент на разных высотах Электрон-фотонная 0,7 · 10 -2 частиц см -2 с -1 ПКИ 1 частица / м 2 2000 лет Адронная 10 -5 частиц см -2 с -1 Вторичное космическое излучение На уровне моря

Изображение слайда
47

Слайд 47

Постоянно образуются в результате ядерных реакций, индуцируемых космическими лучами. Большая часть космогенных радионуклидов (70%) образуется в верхних слоях атмосферы и лишь около 30% -в тропосфере. Радионуклиды не входящие в ряды РАДИОНУКЛИДЫ АТМОСФЕРЫ Нуклид Основные реакции образования Т 1/2 Распад Скорость образования атомов./(см 2 с) 3 Н 14 N ( n, t ) 12 С 14 N ( р ; 3 H, 3 He, p,n ) 7 Be 12,26 л β - 0,25 7 Ве 14 N ( n, 3 p 5 n ) 7 Ве 16 О ( р, 5 р 5 n ) 7 Ве 53 дн. β - 8,1 · 10 -2 10 Ве 14 N ( р, 4 pn ) 10 Ве 16 О ( р, 5 p 2 n ) 10 Ве 1,5х10 6 л β - 4,5 · 10 -2 14 C 14 N ( n, р ) 14 С 16 О ( р, 3 р ) 14 С 5730 л β 2,5 22 Na 40 Аr (расщепл.) 22 Na 2,6 β +, ЭЗ 8,6 · 10 -5 35 S 40 Аr (расщепл.) 35 S 87,1 дн. β - 1,4 · 10 -3 36 Сl 40 Аr ( р, 2 p 3 n ) 36 Сl 3,1·10 5 л β - 1,1 · 10 -3 39 Аr 40 Аr ( n, 2 n ) 39 Аr 270 л β - 5,6 · 10 -3 81 Кr 82 Кr ( n, 2 n ) 81 Кr 80 Kr ( n, γ) 81 Кr 8,1·10 5 л ЭЗ 1,5х10 -7 - 10 -5

Изображение слайда
48

Слайд 48: Дозовые нагрузки от природных источников радиации

мкЗв \ год на уровне моря в среднем 2400

Изображение слайда
49

Слайд 49

Изображение слайда
50

Последний слайд презентации: Природные источники ионизирующих излучений: ЛИТЕРАТУРА

Савельев И.В. Курс общей физики т.5. Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц. М., "Аст-Пресс", 2005, 368 с. Ю. М. Широков, Н. П. Юдин Ядерная физика. М., «Наука». 1990 г. 671 с Яворский Б.М., Детлав А.А.,Ю Лебедев А.К. Справочник по физике для инженеров и студентов. М., "Оникс, мир и образование", 2006, 1056 с.

Изображение слайда