Оглавление

Предисловие

Глава 1.

Ядерные излучения.

1.1. Строение ядра

 1.1.1. Нуклоны

 1.1.2. Удельная энергия связи ядра

 1.1.3. Уровни энергии ядер. Возбужденные состояния

 1.2. Радиоактивный распад

 1.2.1. Виды радиоактивного распада

 1.2.2. Энергетическая диаграмма распада

 1.2.3. Изомеры

 1.2.4. Внутренняя конверсия

 1.2.5. Закон радиоактивного распада

 1.2.6. Семейство изобар

 1.2.7. Радиактивные семейства

 1.2.8. Сводка основных радионуклидных источников

 1.3. Рентгеновское и синхротронное излучения

 1.3.1. Характеристическое рентгеновское излучение

 1.3.2. Тормозное излучение

 1.3.3. Синхротронное излучение

Глава 2.

Вероятностные закономерности столкновения частиц. Сечение взаимодействия

 2.1. Понятие сечения

 2.2. Телесный угол

 2.3. Дифференциальное сечение

 2.4. Расходимость полного сечения

 2.5. Сечение по энергии

 2.6. Сечение отдачи, сечение передачи энергии, парциальное сечение

 2.7. Среднее сечение

 2.8. Число частиц, прошедших «толстую» мишень без столкновения.

 2.9. Число частиц, рассеянных в толстой мишени

 2.10. Средний путь частицы до столкновения (средний свободный пробег)

 2.11. Сечение передачи импульса

 2.12. Классическое определение сечения. Прицельное расстояние.

 2.13. Квантовое определение сечения 

 2.14. Некоторые константы размерности длины, использующиеся при вычислении сечений

 2.14.1. Радиус первой боровской орбиты

 2.14.2. Классический радиус электрона

 2.14.3. Комптоновская длина волны частицы

Глава 3.

Энергетические закономерности столкновения частиц

 3.1. Законы сохранения и системы координат

 3.2. Анализ столкновения в ЛСК

 3.3. Анализ столкновения в СЦИ

 3.4. Соотношения между углами и энергией частиц

3.5. Сводка основных формул

3.6. Потенциалы взаимодействия

   3.6.1. Модельные потенциалы

   3.6.2. Экранированные потенциалы

   3.6.3. Комбинированные потенциалы

   3.6.4. Изменение действующего потенциала с изменением энергии частицы

   3.6.5. Центробежный потенциал

 3.7. Столкновения “твердых шаров”.

 3.8. Кулоновские столкновения

 3.9. Релятивистские соотношения

Глава 4.

Структура электронных уровней атома

 4.1. Особенности процессов в микромире

 4.2. О соотношении классического и квантового описаний

 4.3. Модель атома Бора

 4.4. Электронные оболочки и подоболочки

 4.5. Заполнение оболочек (построение таблицы Менделеева)

 4.6. Разбиение оболочек на подоболочки

 4.7. Переходы между уровнями 

Глава 5.

Строение и электронные уровни молекул

 5.1. Силы отталкивания

 5.2. Виды связи

 5.3. Ковалентная связь

 5.4. Донорно-акцепторный механизм образования связи

 5.5. Виды движений молекулы

 5.6. Колебания молекул. Классический и квантовый гармонические осцилляторы

 5.7. Конфигурационные кривые. Принцип Франка-Кондона

 5.8. Молекулярные орбитали

    5.8.1.Сигма-, пи- и дельта-связи

    5.8.2. Примеры образования МО двухатомных молекул

 5.9. Основные особенности ковалентной связи

 5.10. Электрический дипольный момент молекулы

 5.11. Поляризуемость молекул

 5.12. Энергия связи, длина связи, атомные радиусы

 5.13. Геометрия ковалентных молекул, угол связи

 5.14. Гибридизация атомных орбиталей

 5.15. Классификация электронных состояний молекулы как целого

 5.16. Классификация отдельных электронных состояний в молекуле

Глава 6.

Элементы кинетической теории газов 

6.1. Распределение Максвелла

6.2. Уравнение Ван-дер-Ваальса

6.3. Некоторые параметры, характеризующие движение молекул в газе

Глава 7.

Структура конденсированных веществ

 7.1. Электроотрицательность

 7.2. Ионная связь

 7.3. Металлическая связь

 7.4. Межмолекулярное взаимодействие

    7.4.1. Общая характеристика

    7.4.2. Взаимодействие двух постоянных диполей (ориентационное взаимодействие, В. Кеезом, 1912)

    7.4.3. Взаимодействие постоянного диполя с индуцированным диполем (индукционное взаимодействие, П. Дебай, 1920)

    7.4.4. Взаимодействие двух индуцированных диполей (дисперсионное взаимодействие, Ф.Лондон, 1930)

    7.4.5. Взаимодействие иона с постоянным диполем

    7.4.6. Взаимодействие иона с индуцированным диполем

    7.4.7. Водородная связь

Глава 8.

Кристаллическое состояние

 8.1. Кристаллическая решетка, элементарная ячейка

 8.2. Зонная схема. Проводники, полупроводники, изоляторы

 8.3. Электроны и дырки

 8.4. Уровень Ферми

 8.5. Закон дисперсии

 8.6. Экситоны. Локальные энергетические уровни

Глава 9.

Жидкое и аморфное состояния

9.1. Жидкости

9.2. Аморфное состояние. Стекла

Глава 10.

Прохождение заряженных частиц через вещество

10.1. Ионизация и возбуждение атомов

10.2. Ионизация и возбуждение молекул

10.3. Сечение ионизации и возбуждения электронным ударом

10.4. Сечение ионизации и возбуждения тяжелыми ионами

10.5. Сечения фотоионизации и фотовозбуждения

10.6. Многократная ионизация и ионизация внутренних оболочек

    10.6.1. Ионизация внутренних оболочек. Оже-эффект

    10.6.2. Эффеки Костера-Кронига

    10.6.3. Каскад переходов

    10.6.4. "Shake"

    10.6.5. Вероятность ионизации внутренних оболочек заряженными частицами

    10.6.6. Значение "взрыва" атома при ионизации внутренних оболочек

    10.6.7. Многократная ионизация

10.7. Дельта-электроны

    10.7.1. Максимальная энергия дельта-электронов

    10.7.2. Спектр дельта-электронов

10.8. Удельные ионизационные потери энергии

    10.8.1. Введение

    10.8.2. Формула Бете-Блоха

    10.8.3. Средняя энергия ионизации

    10.8.4. Зависимость ионизационных потерь от свойств тормозящей среды

    10.8.5. Зависимость ионизационных потерь от параметров налетающей частицы

    10.8.6. Зависимость ионизационных потерь от энергии частицы

    10.8.7. Линейная передача энергии (ЛПЭ)

    10.8.8. Удельные потери энергии в сложном веществе. Правило Брэгга

    10.8.9. О связи величин ΔE/Δx и dE/dx

10.9. Столкновения при малой энергии

    10.9.1. Роль скорости частицы

    10.9.2. Захват электронов бомбардирующей частицей

10.10. Удельная ионизация. Распределение ионизации по пробегу - кривая Брэгга

10.11. Флуктуации потерь энергии

10.12. Однократное и многократное рассеяние частиц

     10.12.1. Однократное рассеяние

     10.12.2. Сечение многократного рассеяния

     10.12.3. Средниц квадратический угол многократного рассеяния

10.13. Пробег частиц. Распределение ионизации по пробегу

     10.13.1. Полный пробег

     10.13.2. Флуктуация пробега

     10.13.3. Практический пробег

     10.13.4. Рапределение ионизации по пробегу частицы

10.14. Радиационные потери энергии

10.15. Черенковское и переходное излучение

     10.15.1. Черенковское излучение

     10.15.2. Переходное излучение

10.16. Упругие столкновения заряженных частиц

     10.16.1. Общие сведения об упругих столкновениях

     10.16.2. Упругие столкновения электронов

10.17. Ядерные взаимодействия

Глава 11.

Взаимодействие гамма-квантов с веществом

11.1. Сводка эффектов взаимодействия гамма-квантов

11.2. Фотоэффект

    11.3. Рассеяние на свободных электронах (томсоновское рассеяние)

11.4. Комптон-эффект 

11.4.1. Введение

11.4.2. Законы сохранения энергии и импульса

11.4.3. Дифференциальные сечения комптон-эффекта

    11.4.4. Полные сечения комптон эффекта 

    11.4.5. Рассеяние на связанных электронах

11.5. Рассеяние на атомах (рэлеевское рассеяние)

11.6. Образование электрон-позитронных пар

11.7. Полное поглощение гамма-излучения

11.8. Фактор накопления

Глава 12.

Взаимодействие нейтронов с веществом

12.1. Свойства нейтронов

12.2. Источники нейтронов

12.3. Группы энергий нейтронов

12.4. Спектр тепловых нейтронов

12.5. Ядерные реакции под действием нейтронов

12.6. Резонансное взаимодействие. Формула Брейта-Вигнера

12.7. Реакция типа (n,γ)

12.8. Реакции типа (n,α) и (n,p)

12.9. Реакция типа (n,f) – реакция деления ядра. Свойства осколков деления

12.10. Реакции активации.

12.11. Упругое рассеяние нейтронов

12.12. Волновые свойства нейтронов

Заключение

Список литературы

Приложения

1. Основные физические константы

2. Единицы измерений

Предисловие

Широко известные в настоящее время ядерные излучения были открыты немногим более 100 лет назад. В результате длительной, напряженной, а порой и драматичной работы выяснилось, что излучения, выходящие из атома, не только несут колоссальную энергию и богатую информацию об обширном субатомном мире, но и являются мощнейшим инструментом в исследованиях и технологии. К настоящему времени они используются практически во всех отраслях промышленности, сельском хозяйстве, в геологии, биологии,  криминалистике, искусствоведении, ювелирном деле и во многих других сферах человеческой деятельности. Хорошо известна роль ядерных излучений в медицине, где они помогают и в диагностике, и в терапии. Возникла самостоятельная отрасль – радиоизотопное приборостроение.

   Существенно, что ядерные излучения воздействуют на вещество и могут изменять его характеристики, в частности, в желательном для человека направлении. Совокупность разнообразных методов воздействия ионизирующих излучений на вещество объединяется общим наименованием радиационные технологии.

    Разнообразие задач, в которых приходится иметь дело с ионизирующими излучениями, наличие целого набора видов излучений, сложный характер взаимодействия излучения с веществом, сильная зависимость внешних проявлений от энергии излучения и его вида приводят к тому, что в зависимости от задачи, вопросы, касающиеся различных радиационных технологий, разбросаны по различным ящикам традиционной рубрикации науки. Такое разделение по научным разделам проявляется и в соответствующей монографической литературе, и в учебниках.

    Совокупность вопросов, составляющих раздел науки «Радиационные технологии», настолько обширен, что рассмотреть его сколько-нибудь детально в одной книге не представляется возможным. Оказалось более удобным разделить материал на две книги. Первая рассматривает вопросы потери энергии различных видов излучений в веществе, вторая – как вещество эту энергию воспринимает и как воздействие излучений на вещество используется в разнообразных применениях. 

   Для грамотного использования возможностей радиационных технологий, для понимания различных эффектов воздействия облучения на свойства материалов, для прогнозирования влияния облучения, для использования радиационных эффектов тогда, когда это требуется, или для снижения их нежелательного воздействия необходимо обратиться к физической картине воздействия облучения на вещество. В книге подробно анализируются элементарные процессы преобразования энергии ионизирующего излучения в веществе, послужившие основой таких наук как  радиационная физика, радиационная химия, радиационная биология, радиационное материаловедение и др.

    Целью данной книги является изложение принципов, лежащих в основе способов воздействия излучений на вещество. Книга предназначена для студентов, аспирантов и преподавателей инженерно-физических и технических специальностей, для инженеров и специалистов различных отраслей промышленности, использующих ионизирующие излучения в своей работе или пользующиеся результатом таких воздействий, а также для читателей, интересующихся современными проблемами, связанными с использованием ионизирующих излучений.