Sahifa 1 Radioaktivlik, radionuklidlar va nurlanish

Sahifa 87

nurning alohida fotonlarini yuqori nurlanish kv-lariga aylantiring

energiya.

Gamma nurlanishi nuqsonlarni aniqlashda, diagnostikada qo'llaniladi

atomlarning ichki tuzilishini aniqlash uchun texnologik jarayonlar

tibbiyotda terapiya va diagnostika uchun, geologiyada kirish uchun

gamma lazerlari, harbiy ishlar va boshqalar.

Bremsstrahlung intensivligi kvadratga mutanosib

zaryadlangan zarrachaning tezlanishi. Tezlanish teskari proportsional bo'lgani uchun

zarrachalar massasiga teng, keyin xuddi shu sohada bremsstrahlung

elektron proton nurlanishidan millionlab marta kuchliroqdir. Shuning uchun, ko'pincha

Umuman olganda, tarqalishdan kelib chiqadigan bremsstrahlung nurlanishidan foydalaniladi

atom yadrolari va elektronlarning elektrostatik sohasidagi elektronlar; bu

Kova, xususan, rentgen naychalarida rentgen nurlarining tabiati

o'tishda tez elektronlar chiqaradigan kax va y-nurlanish

nii modda orqali.

Bremsstrahlung fotonlarining spektri doimiy va uzilib qolgan

elektrning boshlang'ich energiyasiga teng maksimal mumkin bo'lgan energiyada

taxt. Bremsstrahlung intensivligi kvadratga mutanosib

maydonida elektron sekinlashgan yadroning atom raqami. Harakatlanayotganda

energiyasi ma'lum bir tanqidiy qiymatdan yuqori bo'lgan elektron

energiya E0 asosan bremsstrahlung tufayli sekinlashadi

(past energiyalarda qo'zg'alish va ionlanish yo'qotishlari ustunlik qiladi

atomlar). Masalan, qo'rg'oshin uchun E0 = 10 MeV, havo uchun - 200 MeV.

Foton energiyasi dastlabki va oxirgi o'rtasidagi farqga teng bo'lgani uchun

elektron energiyasi, bremsstrahlung spektri keskin chegaraga ega

foton energiyasi elektronning boshlang'ich kinetik energiyasiga teng bo'lganda.

Oddiy tarqalish aktida nurlanish ehtimoli mutanosib bo'lganligi sababli

Fotosuratlarning rentabelligini oshirish uchun Z2 normal hisoblanadi

elektron nurlarida nishonlar katta Z bo'lgan moddalardan foydalaniladi

(qo'rg'oshin, platina va boshqalar).

Elektronlar o'tishi paytida bremsstrahlung xususiyatlari haqida

modda orqali, atrof-muhit tuzilishi bilan bog'liq ta'sirlar va boshqalar

elektronlarning ko'p marta tarqalishi bilan. 100 MeV dan yuqori energiyada, ko'p

ko'p tarqalish ham zarur bo'lgan vaqtga ta'sir qiladi

foton chiqarish uchun elektron uzoq masofani bosib o'tadi va mumkin

boshqa atomlar bilan to'qnashuvlarni boshdan kechiradi. Umuman bir nechta poyga

yuqori energiya bilan ekish amorf moddalarda past darajaga olib keladi

bremsstrahlung nurining intensivligi va kengayishi. Qachon

kristallar orqali yuqori energiyali elektronlarning o'tishi paydo bo'ladi

interferentsiya hodisalari - spektrda keskin maksimallar paydo bo'ladi

bremsstrahlung va qutblanish darajasi oshadi

Cherenkov-Vavilov nurlanishi - yorug'lik nurlanishi,

elektr zaryadlangan zarralar moddada harakatlanganda (masalan

yorug'lik, fazalar tezligidan oshadigan tezlik bilan o'lchovlar, elektronlar)

ushbu modda (yorug'lik to'lqinlarining tarqalish tezligi). Aksincha

115

88-bet

notekis harakat natijasida hosil bo'lgan bremsstrahlung

elektr zaryadlari, Cherenkov nurlanishi paydo bo'ladi va teng

o'lchovli harakat, lekin elektron harakati tezligida men oshib ketaman

ma'lum bir muhitdagi yorug'lik tezligi. U 1934 yilda kashf etilgan.

P.A.Cherenkov eritmalarning gamma-lyuminesansiyasini o'rganishda

y-nurlari ta'sirida suyuqliklarning zaif ko'k porlashi kabi.

Cherenkov nurlanish paytida lyuminesans bilan birga isbotladi

ba'zi radioaktiv P va γ manbalari bo'lgan suyuqliklar paydo bo'ladi

xususiyatlari har qanday xususiyatga qarama-qarshi bo'lgan porlash turi

minesensatsiya, ya'ni:

- nurlanish intensivligi va spektri deyarli moddaning turiga bog'liq emas,

uning tozaligi va harorati;

- nurlanish muhitdagi elektronlarning harakati bilan bog'liq;

- nurlanish qutblangan va elektron nurlari bo'ylab yo'naltirilgan; - izlu

qiymat uzluksiz spektrga ega, uning maksimal intensivligi da

spektrning ko'k qismiga o'tadi;

- nurlanish chegara xarakteriga ega; u chaqirilmagan, masalan

Energiyasi 30 keV bo'lgan rentgen nurlari.

Cherenkov tomonidan kashf etilgan porlash universal xususiyatga ega.

ter: etarli energiya bilan nurlanish ta'sirida, barchasi

shunchaki suyuqliklar emas, balki shaffof jismlar.

Cherenkov-Vavilov nurlanishi nafaqat harakatlanayotganda paydo bo'ladi

muhitda elektron, shuningdek har qanday zaryadlangan zarracha. Elektronlar uchun

suyuqlik va qattiq moddalar, bu allaqachon 0,5 MeV energiyada bo'lishi mumkin (ya'ni

qaysi energiyalar radioaktiv jarayonlarning ko'plab elektronlariga ega). Ko'proq

og'ir zarralar ko'proq energiyaga ega bo'lishi kerak, masalan, haqida

massasi elektron massasidan ~ 2000 baravar katta bo'lgan ohangga erishish uchun

talab qilinadigan tezlik ~ 100 MeV energiyaga ega bo'lishi kerak.

Cherenkov-Vavilov nurlanishiga asoslangan tajribalar

zarrachalarni ro'yxatdan o'tkazish uchun ishlatiladigan aqliy usullar va

ularning tabiatini o'rganish. Ular zarrachaning tezligini o'lchaydilar.

Zarrachaning tezligini bilish va sehrgarda og'ish orqali uning energiyasini aniqlash

maydon, zarracha massasi hisoblanadi. Ultrarelativistik uchun

zarralar, bu nurlanish siqilgan gazlarda (gazda) allaqachon kuzatilgan

kovskoe hisoblagichlari). Da paydo bo'lgan Cherenkov-Vavilov nurlanishi

Yerning mosferasi kosmik nurlarni o'rganish uchun ishlatiladi.

Sinxrotron (magnit bremsstrahlung) nurlanish dastlab

tsiklik tezlatgichlarda elektronlardan kuzatilgan, xususan

sinxrotron. Bu elektromagnit nurlanishni anglatadi

relyativistik bilan harakatlanadigan zaryadlangan zarralar to'lqinlari

(ya'ni yorug'lik tezligiga yaqin) magnit maydonda tezlikni. Radiatsiya

traektoriyalarning egriligi bilan bog'liq tezlanish tufayli

magnit maydonidagi zarralar.

Sinxrotron nurlanish intensiv olish uchun ishlatiladi

ultrada polarizatsiyalangan elektromagnit nurlanish nurlari

116

89-bet

spektrning binafsha mintaqasi va "yumshoq" rentgen nurlanish mintaqasida

nurlanish; X-nurli sinxrotron nurlanish nurlari ishlatiladi

Xia, xususan, tarkibiy tahlilda.

Sinxrotron nurlari kosmik

ob'ektlar, xususan, galaktikaning termik bo'lmagan radiotelefoni

diskret manbalarning to'g'ridan-to'g'ri radio va optik nurlanishi (supernova)

yulduzlar, pulsarlar, kvazarlar, radio galaktikalar).

5.3 Ionlashtiruvchi nurlanish manbalari

Ionlashtiruvchi nurlanish (AI) manbai kosm bo'lishi mumkin

jismoniy ob'ekt, radioaktiv moddalarni o'z ichiga olgan er usti ob'ekti,

yoki ionlashtiruvchi nurlanish chiqaradigan texnik qurilma.

AI manbalari tabiiy va sun'iy radioaktiv bo'lishi mumkin

moddalar, turli xil yadro texnik qurilmalari, mis

Qing preparatlari, nazorat qilish va o'lchash vositalari (nuqson)

metallarni nusxalash, payvandlangan bo'g'inlarning sifatini nazorat qilish).

Ionlashtiruvchi nurlanish manbai ra tarkibidagi ob'ektdir

dioaktiv material yoki texnik qurilma chiqaradigan yoki

ma'lum sharoitlarda ionlashtiruvchi nurlanish chiqarishga qodir

nie. Bunday manbalarga misollar:

- ionlashtiruvchi nurlanishning radionuklid manbai (ion manbai)

tarkibida radioaktiv material bo'lgan nurlanish);

- tabiiy manba (tabiiy ravishda paydo bo'lgan io

Quyosh va yulduzlar kabi nurlanishni kamaytirish (kosmik manbalar)

nurlanish), toshlar va tuproq (ionlashtiruvchi tuproq manbalari

radiatsiya));

- muhrlangan manba (doimiy ravishda yonib turadigan radioaktiv modda

muhrlangan kapsulada yuradi yoki qattiq bog'langan va mustahkamdir

uyning holati; muhrlangan manba qurilmasi bundan mustasno

tarkibidagi radioaktiv moddalar

u mo'ljallangan va foydalanish shartlari);

- ochiq manbali (ishlatilganda radioaktiv nurlanish manbai)

unda mavjud bo'lgan radioaktivlikni olish mumkin

atrof muhitga moddalar);

- texnogen manba (ionlashtiruvchi nurlanish manbai, maxsus

uni foydali ishlatish uchun yoki yon tomon sifatida ataylab ishlab chiqilgan

ushbu faoliyatning samarasi);

- namunali manba (tekshirish uchun ishlatiladigan nurlanish manbai

ionlashtiruvchi o'lchov uchun boshqa manbalar va asboblar

radiatsiya va namunaviy sifatida tasdiqlangan);

- boshqarish manbai (tekshirish uchun ishlatiladigan nurlanish manbai

ionlanishni o'lchash asboblarining ishlashi va barqarorligi

nurlanish);

- nuqta manbai (chiziqli o'lchovli nurlanish manbai,

manba orasidagi masofaga nisbatan ahamiyatsiz

117

90-bet

va detektor va manba materialidagi zarrachalarning o'rtacha erkin yurishi

ka).

Har qanday nurlanish manbai quyidagicha tavsiflanadi:

1) nurlanish turi bo'yicha. Eng keng tarqalgan manbalar

y-nurlanish, neytronlar, p ", p +, a-zarralar.

2) manbaning geometriyasi (shakli va hajmi): manbalar mumkin

nuqta va kengaytirilgan bo'lishi. Kengaytirilgan manbalar

asabiy, yuzaki yoki volumetrik, cheklangan, yarim cheksiz

chekli yoki cheksiz o'lchamlar. Bu nuqta deb hisoblanadi

o'lchamlari aniqlanish nuqtasigacha bo'lgan masofadan ancha past bo'lgan nuqta

manba materialida ratsion va o'rtacha erkin yo'l. Yuzaki

eskirgan manbalarning qalinligi masofadan ancha kam

aniqlanish nuqtalari va manba materialidagi erkin yo'l

ka. Volumetrik manbada emitrlar uch o'lchovli taqsimlanadi

makon nafslari.

3) Quvvat va uni manbalar bo'yicha taqsimlash. Manbalar

radiatsiyalar kengaytirilgan radiatorga teng ravishda taqsimlanishi mumkin

lekin, eksponent jihatdan, chiziqli yoki kosinus qonuni.

4) energiya tarkibi. Manbalarning energiya spektri

monoenergetik bo'lishi mumkin (bitta qattiq zarralar

energiya), diskret (monoenergetik qismlar chiqariladi

bir nechta energiya) yoki doimiy (zarralar bir marta chiqadi

ma'lum bir energiya oralig'idagi energiya).

5) nurlanishning burchak taqsimoti. Manba berishi mumkin

tashqi izotropik, kosinusli yoki bir yo'nalishli nurlanish

nie.

Rentgen nurlanish manbalari:

naycha, ba'zi radioaktiv izotoplar: ularning ba'zilari to'g'ridan-to'g'ri

ammo rentgen nurlarini, boshqa yadro nurlanishlarini (elektro) chiqaradi

yoki a-zarralar) metall nishonni bombardimon qiladi, bu

rentgen nurlarini chiqaradi. Rentgen intensivligi

izotop manbalari kuchliligi bir necha darajalar

rentgen naychasining nurlanishi, ammo izotopning o'lchamlari, vazni va narxi

manbalar rentgen nuriga ega qurilmalarga qaraganda beqiyos darajada kichikdir

naycha. To'lqin uzunligi yumshoq rentgen nurlari manbalari

ketma-ket birliklar va o'nlab nanometrlar sinxrotron yoki lazer bo'lishi mumkin.

X-nurlarining tabiiy manbalari quyosh toji va

boshqa kosmik ob'ektlar.

Rentgen qabul qiluvchilar fotografik film bo'lishi mumkin,

lyuminestsent ekranlar, yarimo'tkazgichli yadroviy nurlanish detektorlari

cheniy.

118

91-bet

Shakl: 3. Rentgen diagrammasi

kompyuter tomografiyasi uchun naychalar.

Asosiy

manba

Rentgen nurlanishidir

Xia rentgen trubkasi. Elektro

vakuum qurilmasi iborat

lehimli shisha shisha

elektrodlar - katod va anod

(katodga qarshi). Elektronlar, ispus

katod elektr bilan tezlashdi

kosmosdagi trik maydon

elektrodlar orasida va anodni bombardimon qiladi. Elektronlar urilganda

anod ularning kinetik energiyasi qisman renta energiyasiga aylanadi

gen nurlanishi.

Rentgen naychalari ajratiladi:

- elektron oqimini olish usuli bo'yicha: termion bilan (bo'yicha

issiq) katot, maydon emissiyasi bilan (uchi) katot, bilan

va ijobiy ionlar bilan bombardimon qilinadigan usul bilan

dioaktiv (c) elektron manbasi;

- evakuatsiya usuli bilan: muhrlangan, yig'iladigan;

- nurlanish vaqti bo'yicha: doimiy ta'sir, impuls;

- anodlarni sovutish turi bo'yicha: suv, moy yoki havo bilan;

- fokus kattaligi bo'yicha (anoddagi nurlanish maydoni): makrofokal,

o'tkir fokus va mikrofokus;

- shakliga ko'ra: halqa, dumaloq, hukmron;

- elektronlarni anodga yo'naltirish usuli bilan: elektrostatik bilan,

magnit, elektromagnit fokuslash.

Rentgen naychasida elektronlar manbai bo'ri hisoblanadi

yuqori haroratgacha qizdirilgan ramka katodi. Elektronlar usco

anod o'rtasidagi potentsial farqi bilan yuqori tezlikda dalgalanma

(yoki katodga qarshi) va katod. Elektronlar yetishi kerakligi sababli

atomlar bilan to'qnashuvsiz anod, juda yaratish kerak

yuqori vakuum. Elektronlar elektronlar yordamida anodga yo'naltirilgan

katodni o'rab turgan maxsus shakldagi elektrod. Fokuslangan elektrod va

katod "elektron yoritgich" naychasi orqali hosil bo'ladi. Ochiq

taxtni bombardimon qilish anod olovga chidamli materialdan tayyorlangan,

chunki bombardimon qiladigan elektronlarning kinetik energiyasining katta qismi

taxtlar issiqlikka aylanadi. Shu maqsadda materialdan foydalaning

katta atom raqami (masalan, volfram, Z = 74), chunki chiqish

Rentgen nurlanishi uning atom sonining ko'payishi bilan ortadi.

Rentgen naychalari rentgen strukturasida ishlatiladi

tahlil qilish, nuqsonlarni aniqlash, rentgen diagnostikasi rentgen mikroskopi

fii. Eng ko'p ishlatiladigan, muhrlangan rentgen naychalari

termion katot, suv bilan sovutilgan anod, elektrostatik

elektronlar uchun elektron fokuslash tizimi. Qattiq jismni olish uchun

119

92-bet

Yuqori energiya va intensivlikning rentgen spektri

Au, W dan anodlardan foydalaning; tarkibiy tahlil ijara haqidan foydalanadi

Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Ag anodlari bo'lgan gen naychalari. Asosiy

Rentgen naychasining xarakteristikalari: ruxsat etilgan maksimal tezlashtirish

kuchlanish (1 ^ 500 kV), elektron oqim (0,01 man-1a), o'ziga xos

anod tomonidan chiqarilgan quvvat (10 ^ 104 Vt / mm2), umumiy iste'mol

quvvat (0,002 Vt ^ 60 kVt) va fokus o'lchamlari (1 mm ^ 10 mm). Samaradorlik

rentgen trubkasi 0,1 ^ 3% ni tashkil qiladi.

Zarrachalar tezlatgichlari ishlab chiqarishga mo'ljallangan

zaryadlangan zarralar (elektronlar, protonlar, atom yadrolari, ionlar) katta

elektr maydonidan foydalanadigan energiya.

Zarralar elektr maydon yordamida tezlashadi,

zarralar energiyasini elektr zaryadi bilan o'zgartirishga qodir

uy. Magnit maydon faqat harakat yo'nalishini o'zgartirishi mumkin

tezligining kattaligini o'zgartirmasdan zaryadlangan zarralar

u zarrachalarning harakatini (yo'llarning shakli) boshqarish uchun ishlatiladi

torii). Odatda tezlashtiruvchi elektr maydoni tashqi tomonidan yaratiladi

qurilmalar. Ammo yaratilgan maydonlar yordamida tezlashtirish mumkin

boshqa zaryadlangan zarralar; bu tezlashtirish usuli deyiladi

jamoaviy.

Akseleratorlar maqsadi bo'yicha tasniflanadi: neytro manbalari

nov, sinxrotron nurlanish manbalari, saraton terapiyasi uchun moslamalar,

sanoat tezlatgichlari. Tuzilmaviy jihatdan ularni ikkiga bo'lish mumkin

guruhlar: chiziqli, bu erda zarrachalar nurlari tezlashuvchidan o'tadi

intervalgacha va tsiklik, bunda nurlar yopiq bo'ylab harakatlanadi

tezlashuvchi intervallarni ko'p marta bosib, egri chiziqlar. Tsiklik

elektron tezlatgichlarni o'z ichiga oladi: betatron, mikrotron, sinxrotron va

og'ir zarrachalarning tezlatgichlari (protonlar va boshqalar): siklotron, fasotron va

proton sinxrotroni. Barcha tsiklik kuchaytirgichlar bundan mustasno

betatron, - jarangdor. Lineer tezlatgichlar intensivlikni ta'minlaydi

energiyasi 30 MeV gacha bo'lgan zarracha nurlari. Eng yuqori energiyali elektr

chiziqli rezonansli tezlatgichlar (20 GeV), protonlar -

tonna sinxrotron (500 GeV). Tezlashtirilgan asosiy nurlardan tashqari

zaryadlangan zarralar, tezlatgichlar ikkilamchi nurlarning manbai

o'zaro ta'sirida olingan zarralar (mezonlar, neytronlar, fotonlar va boshqalar)

birlamchi zarrachalarning materiya bilan o'zaro ta'siri.

Chiziqli tezlatgichda zarralar doimiy elektr yordamida tezlashadi

vakuum kamerasi bo'ylab va bo'ylab to'g'ri chiziqli harakatlaning

tezlashtiruvchi elektrodlar joylashgan. Tezlashtirish zaryadlandi

zarralar doimiy yoki kuchsiz elektr maydonida paydo bo'ladi

zarralar tezlanishining butun davrida doimiy. Muhim afzallik

bunday tezlatgichning mohiyati kichik spredni olish imkoniyatidir

zarracha energiyasi bilan. Ushbu turdagi tezlatgich yuqori xususiyatga ega

Samaradorlik (95% gacha) va oddiy o'rnatishlarni yaratish qobiliyati katta

quvvat (500 kVt va undan ko'p), bu tezlatgichlardan foydalanishda muhim ahamiyatga ega

120

93-bet

sanoat maqsadlari uchun. Yuqori voltli tezlatgichlarni ajratish mumkin

yuqori kuchlanish hosil qiluvchi generator turiga ko'ra uch guruhga bo'linadi:

Van de Graaff tezlatgichi, kaskad, transformator va impuls

ny tezlatgichlar. Keng qo'llaniladigan tezlatgichlarga misollar

betatron (elektro bo'lgan tsiklik elektron tezlatgich

biz o'zgarishlar natijasida hosil bo'lgan girdobli elektr maydon bilan tezlashamiz

magnit maydon; maksimal energiya 300 MeV), sinxrotron

(doimiy radiusi orbitasida o'sib boradigan elektron tezlatgich

bu radiusni belgilaydigan magnit maydon tomonidan vaqt va doimiy

tezlashtiruvchi elektr maydonining chastotasi; maksimal energiya

20 GeV), fazotron (og'irlikning tsiklik rezonansli tezlatuvchisi

zarralar (protonlar, deuteronlar va boshqalar), ular ichida boshqaruv

magnit maydon vaqt bo'yicha doimiy va tezlashuvchi chastota

maydon o'zgarishi) va siklotron (og'irning rezonans tezlatuvchisi

zaryadlangan zarralar (protonlar, ionlar), unda tezlashuv chastotasi

elektr maydoni va etakchi magnit maydoni vaqt bo'yicha doimiy).

Siklotronda zarralar magnit markaziga yaqin AOK qilinadi

boshlang'ich tezligi past bo'lgan bir tekis maydon. Aylanadigan zarralar

magnit maydonda ikkita ichi bo'sh elektrod ichida joylashgan

(dees), unga o'zgaruvchan elektr quvvati qo'llaniladi.

Zarrachalar har bir aylanishda uyadagi elektr maydon tomonidan tezlashadi

amallar orasida. Kuchlanish polaritesining burilish chastotasi

zarrachaning aylanish chastotasiga teng. Boshqacha qilib aytganda, siklotron

rezonansli tezlatgich. Borayotgan energiya bilan traektoriyaning radiusi

zarracha magnitdan chiqib ketguncha ko'payadi. Siklo

Taxtlar og'ir zarrachalarni 50 MeV / nuklongacha tezlashtirish uchun ishlatiladi.

Akseleratorlar rentgen va b-nurlanish manbalari bo'lib xizmat qiladi,

elektronlar, protonlar, neytronlar va ionlarning yuqori energiyasiga qadar tezlashdi

yangi (geliydan urangacha). Shuning uchun ular radio sintez qilish uchun ishlatiladi

faol elementlar va ularning izotoplari (ham barqaror, ham radioaktiv)

ular).

Laboratoriya amaliyotida ampuladan keng foydalaniladi

manbalar.

Portativ ampula neytron manbalari

odatda faol moddalar bir hil siqilgan aralashmasi bilan kurashish

metall berilyum yoki bor kukuni. Berilyum va bordan tashqari

ba'zan engil elementlar ishlatiladi: ftor, lityum, uglerod va boshqalar.

210p 226p 241 l „238 ^ 239 ^ 248 ^„ 252, - ,,, tl-

a-emitentlar Po, Ra, Am, Pu, Pu, Cm va Cf. Shunday

a-emitent shaklida radiumli manbalar (a, n) reaktsiya bilan neytronlarni beradi,

ikkala 226Ra va uning mahsulotlarining a-zarralari keltirib chiqaradi

yemirilish. Manbaning afzalligi uning uzoq umr ko'rishidir (TRa =

1620 yil), kamchilik - bu kuchli gamma nurlanish.

Yadro reaktsiyasi manbada sodir bo'ladi:

9Be + a ^ 12C + n .

(3)

121 2