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