Детектори іонізуючих випромінювань, дозиметричні і радіометричні прилади

Поширеним радіонуклідом земної кори є також  .   в природному рубідії мається 27,85%. Він бета “-“ – активний і має період піврозпаду  років. Цей елемент як і  , був ще до утворення в Сонячній системі твердих порід і з того часу відбувається його розпад

 .                                (6.3.)

Максимальна енергія бета-частинок  . Цей ізотоп досить поширений в природі: в гідросфері – біля 630 Бк/кг, в грунті – біля 950 Бк/кг. Але, враховуючи, що він не випромінює гама-фотонів, а енергія бета-частинок порівняно мала, вплив цього ізотопу в загальну дозу опромінення невеликий. Рубідію в земній корі мається 0,004 атомних процента, набагато менше ніж калію.

До радіонуклідів земної кори відноситься також  , який має період піврозпаду 2,6 р. Він постійно утворюється в земній корі внаслідок реакції

 .                                    (6.4.)

Утворюється цього радіонукліда дуже мало   (на 1   поверхні Землі). Основним видом розпаду цього радіонукліда є бета “+”– розпад

 .                                     (6.5.)

При цьому, крім позитронів, випромінюються гама-фотони з енергіями 511кеВ (анігіляційні) і 1270кеВ.

 

 

В радіоактивних рядах всі нукліди, крім кінцевого, являються радіоактивними. Кожен ряд починається радіонуклідом, який має дуже великий період піврозпаду, а всі інші члени ряду в порівнянні з ним мають малий період піврозпаду. Якщо не відбувається механічного переміщення окремих нуклідів рядів, то встановлюється рівновага, при якій активність кожного нукліда ряду, крім кінцевого, однакова. Це справедливо тоді, коли в ланцюжках розрядів нема розгалужень. Коли ж такі розгалуження є, то сумарна активність в усіх паралельних розгалуженях повинна дорівнювати активності в нерозгалуженій частині ряду.

Згідно з формулою (3.6.) маємо початкову активність радіонукліда

 ,                                                         (6.6.)

де N – кількість ядер даного радінукліда, Т – період його піврозпаду. Згідно з (6) маємо для двох нуклідів ряду, що знаходяться в рівновазі

 ,                                                          (6.7.)

де  ,   – період піврозпаду і кількість ядер материнського елемента,  ,  – тіж величини для дочірнього елемента.

Відомі 4 радіоактивних ряди, кожен з яких починається радіонуклідом з великим періодом піврозпаду і закінчується стабільними ізотопами свинцю або вісмуту. Кожен ряд являє собою систему альфа- і бета-розпадів, які часто супроводжуються гама-випромінюванням. При альфа-розпаді масове число ядра зменшується на 4, а при бета-розпаді не змінюється. Тому в межах ряду масове число можна представити у вигляді

 ,                                                   (6.8.)

де m – постійна для даного ряду величина, остача від ділення масового числа на 4; n – ціле число, яке можна змінювати через одиницю в певних межах.

Родоначальником ряду урану є  , це ряд з   за формулою (8).   в природному урані 99,27%. Період піврозпаду   років. Цей нуклід існував в момент утворення гірських порід і до цього часу повністю не розпався. Закінчується ряд стабільним ізотопом свинцю  . Схема розпадів в ряду представлена на рис.1. В кожній клітинці на цьому рисунку записані хімічні символи ядра , масове число і період піврозпаду. Напрямок перетворень показаний стрілками. Біля стрілки вказаний вид розпаду і процентна кількість ядер, які розпадаються по даному напрямку (при наявності розгалужень).

Про біологічне значення радіонуклідів цього ряду   і  , які приймають участь в обмінних процесах і накоплюються в кістках, вже говорилось вище. Крім того, в результаті альфа-розпаду радію утворюється радіоактивний газ радон

                                             (6.9.)

(період піврозпаду Т = 1620 років). Він частково виходить в повітря і, вдихаючи його або продукти його розпаду, які знаходяться в повітрі, людина піддає внутрішньому опроміненню легені, що може бути причиною раку легень. Радон відповідальний за значну частину еквівалентної дози, отримуваної людиною за рахунок природних джерел.

Важливе значення мають також радіонукліди ряду урану, які випромінюють при розпаді гама-випромінювання, оскільки воно впливає на зовнішній гама-фон. Основними гама-випромінювачами ряду урану є дочірні продукти розпаду радону  ,  , які при виході радону в новітря залишаються в повітрі і абсорбуються пилинками. Вони мають порівняно невеликий період піврозпаду (порядку кількох десятків хвилин).

Один з членів ряду   випромінює конверсійні електрони і ренгенівське випромінювання з енергіями фотонів біля 78 кеВ.