Виды ионизирующего излучения и их характеристика: классификация

Ионизация вещества – это сопровождающийся поглощением тепловой энергии процесс получения заряженного атома или молекулы – иона – из нейтральной частицы. Положительным будет ион, оставшийся без одного электрона вследствие передачи ему энергии, которой хватает, чтобы преодолеть потенциальный барьер. Отрицательный ион захватывает свободный электрон. Рассмотрим классификацию и характеристики ионизирующих излучений. Выясним особенности процесса в газах и электролитах.

Основные виды ионизирующего излучения, их характеристика, свойства

Ионизация бывает классической (последовательной) и квантовой. Последняя перечёркивает ряд законов классической физики. Ионизированное излучение – это поток высокоэнергетических элементарных частиц (ЭЧ), способствующих ионизации атомов, молекул. При ионизации лучи выбивают из атомов электроны, при этом «неделимые» получают положительный заряд.

Свободные носители зарядов захватываются соседними молекулами, превращая их в отрицательно заряженные ионы. Воздействие ионизирующего излучения называется облучением, его величина определяется дозой облучения. Различают следующие виды ионизирующих излучений:

1. Коротковолновое – фотоны высоких энергий:
   • Гамма-лучи – частицы обладают выраженными свойствами потока частиц – корпускул.
   • Рентгеновское лучи.


2. Потоки элементарных частичек:
   • Бета – поток электронов с позитронами, выделяющихся атомными ядрами радиоактивных веществ в процессе β-распада.
   • Нейтроны – появляются вследствие ядерных реакций, не заряженные (ЭЧ).
   • Протоны, α-частицы, ионы и прочие элементы, появляющиеся вследствие деления ядер атомов.

Наибольшей по отношению к живой материи ионизирующей способностью обладают альфа-частицы. В воздухе они пролетают десятки сантиметров, в тканях – пару миллиметров, но их энергии достаточно для ионизации всех встречающихся атомов и молекул. α-лучи крайне опасны при проникновении в организм с пищей, во время дыхания. γ-лучи опасны не столько способностью к ионизации, сколько проникающей способностью.

Электромагнитные волны ультрафиолетового и видимого (оптического) спектра при определённых условиях способны выбивать электроны из молекул вещества. В большинстве случаев энергии их частиц недостаточно для преодоления электроном потенциального барьера.

Молекулы электролитов при растворении разлагаются на анионы с катионами – ионами с положительным и отрицательным зарядами соответственно. Газы ионизируются термическим излучением – за счёт нагрева, электрическим полем и названными выше лучами: коротковолновыми и потоками элементарных частиц.

Также ионизацию разделяют на:

• Искровую – искра выбивает электрон за счёт разности потенциалов между образцом и электродом.
• Ударную – ЭЧ ударяется в электрон, передаёт ему кинетическую энергию, достаточную для выхода из атома.
• Процесс в тлеющем разряде – осуществляется в среде инертного газа в условиях пониженного давления. Между образцом и электродом проходит дуговой разряд.

Для ионизации газов и жидкостей применяются ионизаторы. Они, в частности, убивают микроорганизмы в воде и воздухе.

Тест

Выберите виды ионизирующих излучений, которые относятся к фотонным:

1. Коротковолновые.
2. Нейтронные.
3. Рентгеновские.