Взаимодействие ядерных излучений с атомами и молекулами среды поглотителя

1. Взаимодействие ядерных излучений с атомами и молекулами среды поглотителя.
При прохождении через вещество частицы ядерного распада (кроме нейтрино) взаимодействуют с электронными оболочками и ядрами атомов, встречающихся на пути. В результате взаимодействия частицы с электроном оболочки, последний получает дополнительную энергию и переходит на одну из более удаленных от ядра оболочек или совсем покидает атом (молекулу). В первом случае происходит возбуждение, во втором - ионизация. 
При ионизации свободные электроны могут присоединяться к нейтральным атомам (молекулам) с образованием отрицательных ионов. Для многоатомных молекул возможна диссоциативная ионизация, т.е. распад молекулы с одновременной ионизацией продуктов диссоциации. Возникшие ионы могут соединяться с нейтральными атомами (молекулами) и образовывать комплексные ионы.
При прохождении вблизи атомного ядра электрон испытывает торможение в его электрическом поле. Излучение, возникающее при прохождении электрона через поле атома или ядра, называется тормозным (рентгеновским).
Длина пробега частицы зависит от заряда, массы, начальной энергии и среды, в которой происходит движение. Длина пробега увеличивается с возрастанием начальной энергии частицы и уменьшением плотности среды. 
При одинаковой начальной энергии тяжелые частицы обладают меньшими скоростями, чем легкие. Медленно движущиеся частицы взаимодействуют с атомами более эффективно и быстрее растрачивают имеющийся у них запас энергии.
Частицы, вылетающие из атомных ядер со всевозможными начальными энергиями, обладают различными пробегами в веществе.
Для грубой оценки средней длины пробега - частиц в веществе применима формула:
R = (0, 5 Е - 0,1) где R - средняя длина пробега, см Е - энергия - частиц, МэВ - плотность вещества, г/смз. Например, от потока - частиц с максимальной энергией 2 МэВ полностью защищает слой алюминия толщиной 3,5 мм.
Частицы, обладающие значительно большей массой, чем - частицы, при столкновениях с электронами атомных оболочек испытывают очень небольшие отклонения от первоначального направления движения и движутся почти прямолинейно. Пробеги -частиц в веществе очень малы. -частица с энергией 4 МэВ "пробегает" в воздухе примерно 2,5 см. В воде или мягких тканях животного или человека, плотность которых в 770 раз превышает плотность воздуха, длина пробега уменьшается во столько же раз и составляет десятые-сотые доли мм. Благодаря небольшой проникающей способности и - излучения обычно не представляют опасности при внешнем облучении. Плотная одежда может поглотить значительную часть - частиц и совсем не пропустить - частицы. Однако, при попадании внутрь организма человека с пищей, водой и воздухом или загрязнении радиоактивным веществом поверхности открытого участка тела и – излучения могут причинить значительный вред.
Кванты и нейтроны не обладают электрическими зарядами и поэтому свободно проходят сквозь большинство встречающихся на их пути атомов. Но и для них вещество не является совершенно прозрачным. Пути пробега - квантов и нейтронов в воздухе измеряются сотнями метров в твердом веществе - десятками см и даже метрами. - кванты, как и заряженные частицы, взаимодействуют, в основном, с электронными оболочками атомов. При прохождении вблизи атомного ядра - квант может превратиться в пару частиц электрон-позитрон. Вторичные электроны, возникающие в результате взаимодействия – излучения с веществом, производят ионизацию и возбуждение атомов и молекул среды.