Читать онлайн «Физические основы измерений характеристик ионизирующих излучений: Конспект лекций»

АКАДЕМИЯ СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ С. Г. Кондратенко ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗМЕРЕНИЙ ХАРАКТЕРИСТИК ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ Конспект лекций Москва 2011 1 УДК 539. 163 Кондратенко С. Г. Физические основы измерений характери- стик ионизирующих излучений: Конспект лекций. 3-е издание, перераб. — М. : АСМС, 2011. — 40 с. Приведены краткие сведения о строении атома и атомного ядра, радиоактивном распаде, ядерных реакциях, взаимодействии ионизирующих излучений с веществом. Значительное внимание уделено принципам и устройствам регистрации ионизирующих излучений, классификации детекторов ионизирующих излуче- ний. Конспект лекций предназначен для самостоятельных занятий слушателей АСМС, повышающих квалификацию по специализа- циям «Поверка и калибровка средств измерений ионизирующих излучений», «Радиационный контроль» и «Экологический кон- троль и контроль безопасности по радиационным параметрам». Конспект лекций может быть использован специалистами в об- ласти измерений характеристик ионизирующих излучений. Конспект подготовлен на кафедре «Физико-технические из- мерения» АСМС профессором С. Г. Кондратенко. ISBN 978-5-93088-088-5  АСМС, 2011 2  Тема 1. ВВЕДЕНИЕ В АТОМНУЮ И ЯДЕРНУЮ ФИЗИКУ 1. 1. Строение атома и атомного ядра А т о м — мельчайшая частица, носитель химических свойств элементов. Размеры атома составляют несколько ангстрем  (1 А = 10–10 м). В центре атома расположено ядро, радиус кото-  рого около 10–4 А . В нем сосредоточена почти вся масса атома. Ядро имеет положительный электрический заряд, равный Z е , где Z — порядковый номер элемента в периодической системе Д. И. Менделеева; е = 1,6·10–19 Кл — элементарный электрический заряд. Ядра одного элемента именуются нуклидами, радиоактив- ные ядра — радионуклидами. Вокруг ядра по разрешенным оболочкам движутся Z элек- тронов. Они несут суммарный отрицательный заряд Z е , который нейтрализует заряд ядра. За единицу энергии в атомной и ядерной физике принят элек- трон-вольт (эВ). 1 эВ = 1,6·10 –19 Дж. Электроны располагаются на самых близких к ядру орбитах. Когда под воздействием внешних сил атомный электрон перехо- дит на более удаленную оболочку, атом возбуждается, но затем переходит из этого состояния в основное. При этом электрон снова располагается на первоначальной орбите, а избыток энер- гии атома излучается в виде одного или нескольких квантов элек- тромагнитного излучения. Энергия кванта Е  h, где h — 6,625 10–34 Джc — постоянная Планка,  — частота излучения, Гц. Массу атомов, ядер, элементарных частиц измеряют в атом- ных единицах массы (а. е. м. ), равной 1/12 массы изотопа 12 С. 1 а. е. м. = 1,66·10–27 кг. Так как почти вся масса атома сосре- доточена в ядрах, то масса ядер, как и масса атомов, измеренная в а. е. м. , близка к целым числам. Самое легкое ядро у водорода, его масса близка к единице.