Источники излучения

Рассмотренные в данной главе основные виды излучений возникают в результате атомных или ядерных процессов. Для удобства они разбиты на четыре основных типа:

Излучение заряженных частиц (быстрые электроны и тяжелые заряженные частицы)

Излучение нейтральных частиц (электромагнитное излучение и нейтроны

К быстрым электронам относятся бета частицы (положительные или отрицательные), испускаемые при распаде ядер, а также возникающие в результате других процессов. Тяжелые заряженные частицы охватывают все быстрые ионы с массами равными одной или более атомных единиц массы, такие как альфа частицы, протоны, продукты деления или продукты других ядерных реакций. Интересующее нас электромагнитное излучение включает рентгеновское, образующееся в результате перехода электронов с вышележащих электронных оболочек в атомах на нижележащие, и гамма излучение, которое генерируется при переходах непосредственно в пределах ядра. Нейтроны, образующиеся при различных ядерных процессах, составляют последнюю категорию излучений, которая далее будет разделена на медленные и быстрые нейтроны.

Интересующий нас энергетический диапазон охватывает более чем шесть порядков от 10 эВ до 20 МэВ (исключение - медленные нейтроны, но они включены в рассмотрение из-за их технологической важности). Нижний предел энергии ограничен минимальной энергией, которая необходима для ионизации обычных веществ под действием излучения или вторичных продуктов взаимодействия. Излучение с энергией больше минимальной классифицируется как ионизирующее излучение. Верхняя граница энергий обусловлена рассмотрением в качестве источников только радиоактивных ядер (ускорители частиц в этой главе не рассматриваются).

Основной акцент в этой главе будет сделан на лабораторные источники, которые имеют значение для калибровки и поверки детекторов излучения, описанных в следующих главах, а также интересны непосредственно для измерений. Естественный фон излучения – важный дополнительный источник и он будет обсуждаться отдельно в главе 20.

Излучения делятся по «жесткости», то есть по возможности проникновения в глубину вещества. Это свойство будет обсуждаться детально в главе 2, так как оно имеет большое значение при определении практической формы источников излучения. Мягкое излучение, например альфа частицы или низкоэнергетическое рентгеновское излучение, проникает только через малые толщины веществ. Источники таких радиоизотопов, следовательно, должны изготавливаться на тонкой подложке, чтобы минимизировать потери излучения, происходящие в самом источнике. Источники, которые имеют большую толщину, обладают свойством «самопоглощения», что влияет как на количественный, так и на энергетический состав излучения, испускаемого с их поверхности. Поэтому типичные толщины для таких источников измеряются в микрометрах. Бета частицы являются более проникающими, и поэтому для них могут быть допустимы источники с толщинами вплоть до нескольких десятков миллиметров. Более жесткое излучение, например гамма излучение или нейтроны, испытывает самопоглощение в гораздо меньшей степени, поэтому толщины источников такого излучения могут измеряться в миллиметрах и сантиметрах, что существенного не влияет на свойства излучения.