ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Явление радиоактивности из "Строение и свойства металлических сплавов " Радиоактивные превращения являются ядерными процессами, сопровождаемыми заметным уменьшением массы покоя и выделением большой кинетической энергии. [c.451] Уже вскоре после открытия радиоактивности (Беккерель, 1886 г.) было установлено, что интенсивность излучения зависит от концентрации радиоактивного вещества (урана), но не меняется при изменении температуры и давления, при наложении электрических и магнитных полей и при изменениях химического состава вещества. [c.451] При определенном соотношении числа протонов и нейтронов для данного общего числа их ядро имеет минимальную энергию и устойчиво в отношении процессов превращения. Для самопроизвольного распада ядра требуется ничтожный избыток энергии. [c.451] На рис. 200 показано изменение потенциальной энергии на один нуклон (энергия, необходимая для разделения ядра на изолированные частицы) в зависимости от массового числа. Очевидно, что полная энергия связи атома, которая представляет собой разность между массой атома и суммой масс всех протонов, нейтронов и электронов оболочки, для тяжелых элементов больше, чем для легких, поскольку первые состоят из большего числа нуклонов. Однако энергия связи на один нуклон меняется при этом не сильно. Максимальную энергию связи и. [c.451] Кривая также объясняет, почему число элементов в природе ограничено. Естественно, радиоактивные элементы расположены на правой восходящей ветви кривой. Очевидно, что более тяжелые элементы очень нестабильны и если они в свое время и возникали, то давно прекратили свое существование. Некоторые из таких элементов были получены искусственным путем, время жизни их очень мало, В настоящее время всего известно 105 элементов. [c.452] Типичная кривая радиоактивного распада дана на рис. 201. [c.453] Исследование радиоактивного распада позволило обнаружить два дополнительных ядерных процесса, приводящих к электромагнитному излучению. В некоторых случаях ядро поглощает один из орбитальных электронов. Процесс этот наиболее вероятен для ближайшей к ядру /С-оболочки и Потому называется (-захватом. В результате этого процесса заряд ядра становится на единицу меньше исходного. Электроны на орбитах перестраиваются так, чтобы структура оболочки соответствовала новому атому. В процессе перехода в стабильное состояние происходит испускание характеристических рентгеновских лучей (такое излучение дает радиоактивный хром Сг ). [c.453] Второй процесс связан с тем, что после испускания исходным ядром заряженной частицы конечное ядро остается в возбужденном состоянии. Переход в основное состояние происходит путем испускания одного или нескольких квантов. Иногда энергия перехода передается одному из орбитальных электронов путем прямого взаимодействия этого электрона с ядром. Этот процесс называется внутренней конверсией. После испускания электрона внутренней конверсии дочерний атом возвращается в свое нормальное состояние, испуская при этом характеристическое рентгеновское излучение. [c.453] Единицей измерения интенсивности радиоактивного вещества является кюри. 1 кюри — это такое количество радиоактивного вещества, которое дает 3,7-10 распадов за 1 сек. Для целей исследования обычно пользуются меньшими активностями — одной тысячной и одной миллионной кюри — милликюри и микрокюри, которые соответствуют 3,7 10 и 3,7-10 распадам за одну секунду. [c.453] В некоторых случаях в качестве единицы измерения активности применяется .резерфорд — величина, соответствующая 10 распадам за 1 сек, следовательно, 1 микрокюри = 37 резер-фордам. [c.453] Е — энергия частицы k — коэффициент пропорциональности. [c.454] А и В — коэффициенты, характеризующие данное радиоактивное семейство. [c.454] Из приведенных соотношений вытекает, что чем меньще время полураспада изотопа, тем больше пробег а-частицы. В воздухе пробег а-частиц составляет несколько сантиметров, а в алюминии — сотые доли миллиметра. [c.454] Торможение а-частиц в веществе определяется взаимодействием с электронами среды, при этом происходят ионизация атомов и образование иона Не+ или нейтрального атома гелия. В соответствии с этим пробег а-частицы уменьшается с увеличением порядкового номера элемента, в котором происходит пробег. [c.454] Сильное ионизирующее действие сс-частиц на фотоэмульсию и малая величина пробега в ней делают а-излучатели весьма удобными для исследования строения металлов методом авторадиографии. К сожалению, наиболее распространенные элементы не имеют изотопов с а-излучением. [c.455] Радиоактивное превращение, сопровождающееся -излучением, широко распространено как среди естественно радиоактивных элементов, так и искусственных радиоизотопов. При этом естественно радиоактивные элементы испускают только отрицательно заряженные электроны, а искусственно радиоактивные элементы — как отрицательно, так и положительно заряженные. [c.455] В отличие от а-частиц, испускаемых с определенной энергией, р-частицы образуют непрерывный спектр энергий, который может быть описан кривой распределения (рис. 202). Максимальная энергия р-излучения является характерной величиной для данного элемента (средняя энергия близка к одной трети максимальной). Так, форма р-спектра показывает, что наиболее вероятное излучение радиоизотопа углерода с максимальной энергией Ещак = 2,5-10- дж (0,157 Мэе) имеет энергию 6,4-10 дж (0,04 Мэе), которую, очевидно, и надо учитывать при определении условий опыта и оценке фотографического эффекта изотопа. [c.455] Точной количественной связи между щах и временем полураспада Го,5 нет. Приближенно для 0,8 X Х10 з (5 Q Мэе) Ферми дал следующее соотношение X = kE . Поскольку Та,ъ = 0,693Д, очевидно, что малая устойчивость изотопа характеризует большую энергию р-излучения. [c.455] При данной скорости пробег заряженных частиц обратно пропорционален их массам. Поэтому наименьшей ионизирующей способностью и наибольшим пробегом обладают быстрые электроны, что ухудшает условия радиографических исследований. [c.456] Сравнительная оценка характеристик а- и р-частиц дана в табл. 48. [c.457] Вернуться к основной статье