Большая Советская Энциклопедия (ГА) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" - Страница 127

  Здесь m — линейный коэффициент поглощения Г.-и. в см^-1. Иногда вводят массовый коэффициент поглощения, равный отношению m к плотности поглотителя. В этих случаях толщину измеряют в г/см² .

  Экспоненциальный закон ослабления Г.-и. справедлив для узкого направленного пучка гамма-лучей, когда любой процесс, как поглощения, так и рассеяния, выводит Г.-и. из состава первичного пучка. Однако при высоких энергиях (hv > 10 Мэв ) процесс прохождения Г.-и. через вещество значительно усложняется. Вторичные электроны и позитроны обладают большой энергией и поэтому могут, в свою очередь, создавать Г.-и. благодаря процессам торможения и аннигиляции. Т. о. в веществе возникает ряд чередующихся поколений вторичного Г.-и., электронов и позитронов, т. е. происходит развитие каскадного ливня. Число вторичных частиц в таком ливне сначала возрастает с толщиной, достигая максимума. Однако затем процессы поглощения начинают преобладать над процессами размножения частиц и ливень затухает. Способность Г.-и. развивать ливни зависит от соотношения между его энергией и т. н. критической энергией, после которой ливень в данном веществе практически теряет способность развиваться. Эта энергия Е_кр тем выше, чем легче вещество. Так, для воздуха Екр = 50 Мэв, а для свинца Екр = 5 Мэв.

  Для измерения энергии Г.-и. в экспериментальной физике применяются гамма-спектрометры различных типов, основанные большей частью на измерении энергии вторичных электронов. Основные типы спектрометров Г.-и.: магнитные, сцинтилляционные, полупроводниковые, кристалл-дифракционные, (см Гамма-спектрометр , Сцинтилляционный спектрометр , Полупроводниковый спектрометр ).

  Изучение спектров ядерных Г.-и. даёт важную информацию о структуре ядер. Наблюдение эффектов, связанных с влиянием внешней среды на свойства ядерного Г.-и., используется для изучения свойств твёрдых тел (см. Мёссбауэра эффект , Ориентированные ядра ). Г.-и. находит применение в технике, например для обнаружения дефектов в металлических деталях (гамма-дефектоскопия, см. Дефектоскопия ). В радиационной химии Г.-и. применяется для инициирования химических превращений, например процессов полимеризации. Г.-и. используется в пищевой промышленности для стерилизации продуктов питания. Основными источниками Г.-и. служат естественные и искусственные радиоактивные изотопы, например ²²⁶ Ra, ⁶⁰ Co и ¹³⁷ Cs, а также электронные ускорители.

  Е. М. Лейкин.

  Действие на организм Г.-и. подобно действию др. видов ионизирующих излучений . Г.-и. может вызывать лучевое поражение организма, вплоть до его гибели. Характер влияния Г.-и. зависит от энергии g -квантов и пространственных особенностей облучения (например, внешнее или внутреннее). Относительная биологическая эффективность (ОБЭ) Г.-и. (эффективность жёсткого рентгеновского излучения принимается за 1) составляет 0,7—0,9. В производств. условиях (хроническое воздействие в малых дозах) ОБЭ Г.-и. принята равной 1.

  Г.-и. используется в медицине для лечения опухолей (см. Лучевая терапия ), для стерилизации помещений, аппаратуры и лекарственных препаратов (см. Гамма-установка ). Г.-и. применяют также для получения мутаций с последующим отбором хозяйственно-полезных форм. Так выводят высокопродуктивные сорта микроорганизмов (например, для получения антибиотиков ) и растений. См. также Биологическое действие ионизирующих излучений .

  Лит.: Альфа-, бета- и гамма-спектроскопия, пер. с англ., под ред. К. Зигбана, в, 1, М., 1969; Экспериментальная ядерная физика, под ред. Э. Сегре, пер. с англ., т. 1, М., 1955: Гамма-лучи, М. — Л., 1961; Глесстон С., Атом. Атомное ядро. Атомная энергия, пер. с англ., М., 1961.

Рис. 2. Зависимость коэффициента поглощения гамма-излучения в свинце от энергии g-квантов Е .

Рис.1 к ст. Гамма-излучение.

Га'мма-ме'тод, геофизический метод разведки полезных ископаемых по радиоактивному излучению горных пород. См. Радиометрическая разведка .

Га'мма-спектро'метр, прибор для измерения спектра гамма-излучения . В большинстве Г.-с. энергия и интенсивность потока -g -квантов определяются не непосредственно, а измерением энергии и интенсивности потока вторичных заряженных частиц, возникающих в результате взаимодействия g -излучения с веществом. Исключение составляет кристалл-дифракционный Г.-с., непосредственно измеряющий длину волны -g -излучения (см. ниже).

  Основными характеристиками Г.-с. являются эффективность и разрешающая способность. Эффективность определяется вероятностью образования вторичной частицы и вероятностью её регистрации. Разрешающая способность Г.-с. характеризует возможность разделения двух гамма-линий, близких по энергии. Мерой разрешающей способности обычно служит относительная ширина линии, получаемой при измерении монохроматического g -излучения; количественно она определяется отношением DE/E , где E — энергия вторичной частицы, DE — ширина линии на половине её высоты (в энергетических единицах) (см. Ширина спектральных линий ).

  В магнитных Г.-с. вторичные частицы возникают при поглощении g -квантов в т. н. радиаторе; их энергия измеряется так же, как и в магнитном бета-спектрометре (рис. 1 ).

  Величина магнитного поля Н в спектрометре и радиус r кривизны траектории электронов определяют энергию e электронов, регистрируемых детектором. Если радиатор изготовлен из вещества с малым атомным номером, то вторичные электроны образуются в основном в результате комптон-эффекта , если радиатор изготовлен из тяжёлого вещества (свинец, уран), а энергия g -квантов невелика, то вторичные электроны будут возникать главным образом вследствие фотоэффекта . При энергиях hv ³ 1,02 Мэв становится возможным образование гамма-квантами электронно-позитронных пар. На рис. 2 изображен магнитный парный Г.-с. Образование пар происходит в тонком радиаторе, расположенном в вакуумной камере. Измерение суммарной энергии электрона и позитрона позволяет определить энергию -g -кванта. Магнитные Г.-с. обладают высокой разрешающей способностью (обычно порядка 1% или долей %), однако эффективность таких Г.-с. невелика, что приводит к необходимости применять источники g -излучения высокой активности.

  В сцинтилляционных Г.-с. вторичные электроны возникают при взаимодействии g -квантов со сцинтиллятором (веществом, в котором вторичные электроны возбуждают флюоресценцию). Световая вспышка преобразуется в электрический импульс с помощью фотоэлектронного умножителя (ФЭУ, рис. 3 ), причём величина сигнала, создаваемого ФЭУ, пропорциональна энергии электрона и, следовательно, связана с энергией g -кванта. Для измерения распределении сигналов по амплитуде используются специальные электронные устройства — амплитудные анализаторы (см. Ядерная электроника ).

  Эффективность сцинтилляционного Г.-с. зависит от размеров сцинтиллятора и при не очень большой энергии может быть близка к 100%. Однако его разрешающая способность невысокая. Для g -квантов с энергией 662 кэвDE/E ³ 6% и уменьшается с увеличением энергии E примерно как E^-1/2 (подробнее см. Сцинтилляционный спектрометр ).