Отримання та застосування радіонуклідів. Методи реєстрації іонізуючого випромінювання

Проблемні питання

Як змусити ядро перетворитися на інше ядро?

Які ядра при цьому можна отримати, як їх ідентифікувати і де застосувати?

Ядерні реакції

Під час будь-яких ядерних реакцій виконуються закони збереження: електричного заряду, енергії-маси, імпульсу, масового числа

Ядерна реакція – це перетворення атомних ядер під час їх взаємодії з елементарними частинками або іншими ядрами

Ядро захоплює частинку (або інше ядро), поглинає їхню енергію, переходить у нестійкий стан та розпадається

Ядерні реакції

Ернест Резерфорд

1871 – 1937

Перша в світі ядерна реакція: дослід Резерфорда по виявленню протона (1919 р)

Ядерні реакції

Ернест Резерфорд

1871 – 1937

Перша ядерна реакція на швидких протонах була здійснена в лабораторії Резерфорда в 1932 р.

Ядерні реакції

Джеймс Чедвік

1891-1974

Відкриття нейтрона (27 лютого 1932 р.)

Радіоактивні ізотопи

Ірен і Фредерік Жоліо-Кюрі в 1934 р. одержали перший радіоактивний ізотоп

Фредерік Жоліо-Кюрі (1900-1958)

Ірен Жоліо-Кюрі (1897-1956)

Радіоактивні ізотопи – це різновиди атомів того самого хімічного елемента, ядра яких можуть довільно перетворюватися на ядра інших елементів із випромінюванням мікрочастинок і γ-променів

Радіоактивні ізотопи

Ірен і Фредерік Жоліо-Кюрі в 1934 р. одержали перший радіоактивний ізотоп

Фредерік Жоліо-Кюрі (1900-1958)

Ірен Жоліо-Кюрі (1897-1956)

Використання радіоактивних ізотопів

Джерела ядерної енергії

(Як паливо для ядерних реакторів широко використовують Плутоній)

Індикатори

(виявляють наявність елемента, стежать за його «поведінкою» під час фізичних і біологічних процесів)

Приклади використання радіоактивних ізотопів

Джерела

γ-випромінювання

(знищують мікроби, виявляють дефекти всередині металів, лікують онкологічні захворювання)

Які прилади для вимірювання та реєстрації радіаційного випромінювання ви знаєте?

Реєстрація йонізуючого випромінювання

Треки заряджених частинок в фотоемульсії

Метод фотоемульсій

Заряджена частинка, рухаючись у фотоемульсії, руйнує молекули бромистого срібла на своєму шляху

В шарі фотоемульсії проступають сліди (треки) первинної частинки та всіх заряджених частинок, що виникли внаслідок ядерних взаємодій

За товщиною і довжиною треків можна визначити заряди частинок та їхню енергію

Реєстрація йонізуючого випромінювання

Сцинтиляційний лічильник

Сцинтиляція – це процес перетворення кінетичної енергії швидкої зарядженої частинки на енергію світлового спалаху

Такі спалахи реєструють сцинтиляційними лічильниками

Реєстрація йонізуючого випромінювання

Камера Вільсона

Камера Вільсона – це трековий детектор елементарних заряджених частинок, в якому трек (слід) частинки утворює ланцюг дрібних крапель рідини уздовж траєкторії її руху

Реєстрація йонізуючого випромінювання

Фотографія першого в світі сліду позитрона в камері Вільсона

Камера Вільсона

Камера Вільсона – це трековий детектор елементарних заряджених частинок, в якому трек (слід) частинки утворює ланцюг дрібних крапель рідини уздовж траєкторії її руху

Реєстрація йонізуючого випромінювання

Бульбашкова камера

Бульбашкова камера – це прилад для реєстрації слідів (треків) швидких заряджених йонізуючих частинок, дія якого заснована на закипанні перегрітої рідини уздовж траєкторії руху частинки

Перші треки, які спостерігалися в камері

Реєстрація йонізуючого випромінювання

Газорозрядний лічильник і йонізаційна камера

Робоче тіло – газ – розміщено в електричному полі з високою напругою

Заряджена частинка, що пролітає крізь газ, йонізує його, і в пристрої виникає газовий розряд

Лічильник Ґейґера – Мюллера (1932 р.)

Йонізаційна камера

Реєстрація йонізуючого випромінювання

Дозиметр – приладів для вимірювання дози йонізуючого випромінювання, отриманого приладом за деякий інтервал часу

Запитання для фронтального опитування

1. Що називають ядерною реакцією?

2. Хто і коли здійснив першу ядерну реакцію?

3. Які відомі вам закони збереження справджуються під час ядерних реакцій?

Запитання для фронтального опитування

4. Хто першим отримав штучний радіоактивний ізотоп?

5. Наведіть приклади використання природних і штучних радіоактивних ізотопів.

6. Які прилади для вимірювання та реєстрації радіаційного випромінювання ви знаєте?