Презентация на тему: Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом

Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие прямоионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Тяжелые заряженные частицы
Тяжелые заряженные частицы
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие легких заряженных частиц с веществом.
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Легкие заряженные частицы
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие косвеноинизирующих излучений с веществом
Взаимодействие фотонов с веществом
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие нейтронов с веществом.
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие нейтронов с веществом.
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Природные источники ионизирующих излучений
Первичное космическое излучение
Вторичное космическое излучение
Интенсивность компонент на разных высотах
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
Дозовые нагрузки от природных источников радиации
Искусственные источники ионизирующих излучений
Технические устройства
Ядерный реактор
Элементы конструкции ядерного реактора
ЛИТЕРАТУРА
1/51
Средняя оценка: 4.5/5 (всего оценок: 54)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (283 Кб)
1

Первый слайд презентации: Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом

Изображение слайда
2

Слайд 2

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

Изображение слайда
3

Слайд 3

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

Изображение слайда
4

Слайд 4: Взаимодействие прямоионизирующих излучений с веществом

Изображение слайда
5

Слайд 5

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

Изображение слайда
6

Слайд 6: Тяжелые заряженные частицы

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

Изображение слайда
7

Слайд 7: Тяжелые заряженные частицы

Формула Бете-Блоха в модификации 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
8

Слайд 8

Кривая Брэгга Зависимость удельной ионизации от глубины проникновения пик Брэгга

Изображение слайда
9

Слайд 9

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

Изображение слайда
10

Слайд 10

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
11

Слайд 11: Взаимодействие легких заряженных частиц с веществом

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

Изображение слайда
12

Слайд 12

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 2E v 2 = 2E/M Ионизационные потери

Изображение слайда
13

Слайд 13: 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 2 E Ионизационные потери

Изображение слайда
14

Слайд 14

Эффективный пробег Траектория движения электрона в веществе – ломаная линия

Изображение слайда
15

Слайд 15

 =  0 e -  d d 1\2 = ln 2/ 

Изображение слайда
16

Слайд 16

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

Изображение слайда
17

Слайд 17

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

Изображение слайда
18

Слайд 18: Взаимодействие косвеноинизирующих излучений с веществом

Изображение слайда
19

Слайд 19: Взаимодействие фотонов с веществом

Механизмы взаимодействия ФОТОЭФФЕКТ КОМПТОНОВСКОЕ РАССЕЯНИЕ ОБРАЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОН-ПОЗИТРОННЫХ ПАР

Изображение слайда
20

Слайд 20

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

Изображение слайда
21

Слайд 21

 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
22

Слайд 22

 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
23

Слайд 23

 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
24

Слайд 24

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
25

Слайд 25

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
26

Слайд 26: 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
27

Слайд 27

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

Изображение слайда
28

Слайд 28: Взаимодействие нейтронов с веществом

Механизмы взаимодействия УПРУГОЕ РАССЕЯНИЕ НЕУПРУГОЕ РАССЕЯНИЕ ПОГЛОЩЕНИЕ

Изображение слайда
29

Слайд 29

Рассеянный нейтрон К L M УПРУГОЕ РАССЕЯНИЕ Ядро отдачи

Изображение слайда
30

Слайд 30

Кинетическая энергия ядра отдачи (1- cos  ) E яо = 2 M яо ( M яо + 1) 2 Вещества, используемые для замедления быстрых нейтронов, называются замедлителями. В среде с легкими ядрами быстрые нейтроны испытывают только упругое рассеяние.

Изображение слайда
31

Слайд 31

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

Изображение слайда
32

Слайд 32

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
33

Слайд 33

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

Изображение слайда
34

Слайд 34

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
35

Слайд 35

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
36

Слайд 36

Способность ядер поглощать нейтроны используется при выборе защиты от нейтронного излучения. Хорошими веществами-поглотителями медленных нейтронов являются изотопы кадмия и бора: 113 Cd (n,  ) 11 4 Cd, 10 B (n,  ) 7 Li, 10 B (n,  ) 11 B

Изображение слайда
37

Слайд 37

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

Изображение слайда
38

Слайд 38: 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
39

Слайд 39: 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
40

Слайд 40: 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
41

Слайд 41: 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
42

Слайд 42

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
43

Слайд 43

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
44

Слайд 44

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
45

Слайд 45

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
46

Слайд 46: Дозовые нагрузки от природных источников радиации

мкЗв \ год на уровне моря в среднем 2400

Изображение слайда
47

Слайд 47: Искусственные источники ионизирующих излучений

Технические устройства Радионуклидные источники Ядерные реакторы

Изображение слайда
48

Слайд 48: Технические устройства

Ускорители линейные Ускорители циклические Рентгеновские трубки ЭЛТ Технические устройства

Изображение слайда
49

Слайд 49: Ядерный реактор

устройство, в котором осуществляется управляемая цепная ядерная реакция, сопровождающаяся выделением энергии Первый ядерный реактор - СР-1 Э.Ферми, 1942 г., Чикаго, США В Европе – Ф-1 И.В.Курчатов, 1946 г. Москва, СССР

Изображение слайда
50

Слайд 50: Элементы конструкции ядерного реактора

Активная зона Система охлаждения Система управления Система безопасности

Изображение слайда
51

Последний слайд презентации: Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом: 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