Rentgeno ir gama spinduliai. Jų savybės

Rentgeno ir gama spinduliai. Jų savybės

Rentgeno spinduliai, X spinduliai, elektromagnetiniai jonizuojantieji
spinduliai, kurių bangos ilgis ( = 10-14 – 10-7m. Rentgeno spinduliai,
kurių ( < 0,2 nm, sąlygiškai vadinami kietaisiais, kurių ( > 0,2 nm –
minkštaisiais. Rentgeno spindulius sukuria rentgeno vamzdis, sinchronuotas,
priešpriešinių pluoštų greitintuvo elektronų kaupimo žiedas; juos skleidžia
radioktyvieji izotopai, Saulė, kiti kosminiai rentgeno šaltiniai. Pagal
sužadinimo būdą rentgeno spinduliai ir jų spektrai būna stabdomieji, arba
baltieji ir charakteringieji, arba būdingieji. Stabdomųjų rentgeno
spindulių intensyvumas tolydus pagal visus dažnius iki didžiausio dažnio
(0. Rentgeno spindulių kvantų energija h(0 (čia h – Planko konstanta) lygi
rentgeno spindulių žadinančių paagreitintų elektronų energijai eU; čia e –
elektrono krūvis, U – greitintuvo įtampa. Dažnį (0 atitinka rentgeno
spindulių spektro trumpabangė riba (0 = hc/eU; čia c – šviesos greitis
vakuume. Charakteringieji rentgeno spinduliai susidaro dėl atomo
jonizacijos, išlėkus elektronui iš atomo vidinių sluoksnių. Jei atomą
jonizuoja susidūrusi su juo didelės energijos dalelė, pvz., elektronas, yra
pirminiai rentgeno spinduliai, jei rentgeno arba gama kvantas – antriniai,
arba fluorescenciniai. Charakteringųjų rentgeno spindulių spektro linijų
dažnis būdingas kiekvieno cheminio elemento atomui; dažnio priklausomybę
nuo atomų skaičiaus nusako Mozlio dėsnis. Stabdomieji rentgeno spinduliai,
kurie sužadinami labai plonuose taikiniuose, arti dažnio ((0 yra visiškai
poliarizuoti; mažėjant dažniui, poliarizacijos laipsnis mažėja.
Charakteringieji rentgeno spinduliai visiškai nepoliarizuoti. Rentgeno
spindulių ir medžiagos sąveika sukelia fotoefektą, rentgeno spindulių(iai)
absorbciją ir sklaidymą. Fotefekto metu medžiagos atomas, absorbavęs
rentgeno spindulių kvantą, išspinduliuoja vieną savo vidinių sluoksnių
elektroną ir charakteringųjų rentgeno spindulių kvantą arba antrąją &

– Ožė
elektroną.

Rentgeno spindulių naudojimo sritys : medicina (Rentgenodiagnostika,
Rentgenoterapija), technika (Rentgeno defektoskopija), moksliniai tyrimai
(Rentgenostruktūrinė analizė, Rentgenografija, Rentgeno mikroskopija). Iš
kosminių rentgeno spindulių sužinoma apie kosminių kūnų cheminę sudėtį ir
fizikinius procesus kosmose (Rentgeno astronomija). Rentgeno spinduliai
spartina kai kurias chemines reakcijas, medžiagų polimerizaciją, organinių
medžiagų krekingą (Radiacinė chemija), jais naudojamasi senovės tapybai
rasti po vėlesnės tapybos sluoksnių, maisto pramonėje (svetimkūniams
rasti), kriminalistikoje, archeologijoje.

Rentgeno spindulius 1895 atrado vokietis V. Rentgenas. 1985-97 jis
nustatė, kad rentgeno spinduliai jonizuoja dujas, sužadina medžiagų
fluorescenciją, veikia foto plokštelę; yra labai skvarbūs. Rentgeno
spindulių banginį pobūdį numatė Dž. Stoksas (D. Britanija), eksperimentais
1906 patvirtino È. Barkla (D. Britanija).

Gama spinduliai, ( spinduliai, trumpųjų bangų ( bangos ilgis ( < 4 *
10-10 m) elektromagnetiniai spinduliai. Gama spindulius skleidžia po
radioktyviojo skilimo ir branduolinių reakcijų sužadinti atomų branduoliai;
gama spinduliai spinduliuodami, stabdant greitas elektringąsias daleles,
anihiliuojant dalelių ir antidalelių poroms, kai kurioms elementariosioms
dalelėms (pvz., (0 mezonams, (0 hiperonams) virstant kitomis
elementariomis dalelėmis. Gama spindulių, sužadintų stabdant elektringąsias
daleles, spektras yra ištisinis, sužadintų kitais būdais – linijinis.
Korpuskulinės gama spindulių savybės ryškesnės už bangines, todėl gama
spinduliai dažnai laikomi dalelių ( ( kvantų), apibūdinamų kvanto energija
E( = h((, srautu; čia h – Planko konstanta, (( – spinduliuojamos bangos
dažnis. Radioaktyviojo skilimo sužadintų gama spindulių energija siekia iki
5 MeV (( ( 2,4 * 10-13 m), branduolinių reakcijų – iki 20 MeV (( ( 0,6 * 10-
13 m), gautų galinguose greitintuvuose – iki 10 GeV (( ( 1,2 * 10-16 m).

Gama spinduliai labai svarbūs. Sklisdamas medžiagoje, gama spindulių
srautas silpnėja eksponentiškai pagal dėsnį I = I0e-(x; čia I – x storio
medžiagos sluoksnį praėjusio gama sp

pindulių srauto stiprumas, I0 – pradinis
gama spindulių srauto stiprumas, ( – absorcijos koeficientas. Srauto
silpnėjimą sąlygoja 3 pagrindiniai procesai: fotoefektas, kai ( kvanto
energija perduodama su atomu susijusiam elektronui ir atomas jonizuojamas;
Komptono efektas, kai ( kvantas, susidūręs su atomo elektronu, perduoda jam
dalį energijos ir pakeičia savo judėjimo kryptį; elektrono ir pozitrono
porų sukūrimas (jei E( > 1,022 MeV). Šių procesų tikimybė tuo didesnė, kuo
didesnis medžiagos atomų skaičius Z (fotoefekto tikimybė proporcinga Z5,
Komptono efekto – Z, porų susikūrimo – Z2), dėl to apsaugai nuo gama
spindulių vartojamos medžiagos, kuriose daug sunkiųjų elementų (pvz.,
švino). Antriniai elektronai, susidarę medžiagoje po gama spindulių
absorcijos, stipriai jonizuoja atomus ir sudaro sąlygas vykti cheminėms
reakcijoms. Sudėtingos struktūros medžiagose (pvz., gyvuose audiniuose)
didesnės gama spindulių dozės sukelia negrįžtamų pakitimų. 13 mm. storio
švino (arba 120 m oro) sluoksnis perpus sumažina jų intensyvumą.

Gama spinduliai vartojami defektoskopijoje, vėžinėms ligoms gydyti,
maisto produktams sterilizuoti, radiacinės chemijos , biologijos,
selekcijos tyrimams, teikia duomenų apie branduolių energijos lygmenis ir
branduoliuose vykstančius procesus. Svarbiausieji gama spindulių šaltiniai
yra gamtiniai ir dirbtiniai radioktyvieji izotopai, pvz., radis 226Ra,
kobaltas 60Co, cezis 137Cs, taip pat elektronų greitintuvai. Gama
spindulius 1900 atrado P. Vilaras iš Prancūzijos. Jų elektromagnetinę
banginę prigimtį 1914 įrodė E. Rezerfordas ir E. N. da Andreinas (D.
Britanija), sukėlę gama spindulių difrakciją.

Leave a Comment