Взаимодействие γ-излучения с веществом на атомном и ядерном уровнях

В качестве источников γ-излучения могут использоваться радиоактивные изотопы, находящиеся в возбуждѐнном состоянии в результате α- и β-распадов. Переход ядра в основное состояние сопровождается испусканием γ-кванта. Поскольку у ядра может быть несколько возбуждѐнных уровней, изотоп может испускать несколько групп γ-излучения, каждая из которых характеризуется определѐнной энергией, т. е. является моноэнергетичной. Интенсивные и высокоэнергетичные потоки γ-излучения получают с использованием ускорителей заряженных частиц. При взаимодействии потоков с мишенью возникает тормозное γ-излучение с непрерывным спектром.

Основные процессы взаимодействия γ-излучения со средой, представляющие интерес для использования в информационных методах обогащения и аналитике минерального сырья, – это фотоэлектрическое поглощение на электронных оболочках или на ядрах атомов, рассеяние на электронах, образование пар электрон-позитрон, при больших энергиях квантов

– захват с делением ядра (ядерный фотоэффект), резонансные поглощения. Процессы поглощения сопровождаются испусканием характеристического

рентгеновского излучения, оже-электронов (фотоэффект), испусканием электронов и позитронов (образование пар), нейтронов (фотоядерный эффект), γ-квантов (резонансное поглощение). Рассеяние сопровождается изменением направления движения и энергии γ-квантов, а также в последнем случае испусканием заряженных частиц.

На рис. 6.5 приведена схема взаимодействия γ-квантов с веществом. Прошедшее через вещество γ-излучение ослабляется главным образом за

счѐт фотопоглощения на электронных оболочках (фотоэффект), иногда за счѐт фотопоглощения на ядрах атомов с испусканием нейтронов (фотоядерный эффект), когерентного и некогерентного рассеяния на электронах (комптоновское рассеяние, преобладает над прочими видами рассеяния), образования пар электрон-позитрон как на ядре, так и на электронах.

Рис. 6.5. Схема взаимодействия γ-квантов с веществом на ядерном и атомном уровнях