Радиационные методы анализа
Радиационный контроль основан на регистрации и анализе ионизирующего излучения при его взаимодействии с исследуемым объектом. К ионизирующим излучениям относятся рентгеновские и гамма-излучения, а также потоки заряженных ими нейтральных частиц [3]. Рентгеновское и у-излучение имеют одну и ту же электромагнитную природу, различие их заключается только в механизме образования. Эти два вида излучения отличаются от других разновидностей электромагнитных колебаний, таких как видимый свет, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, малой длиной волны.
Рентгеновское излучение и излучения, сопровождающие радиоактивный распад изотопов, вызывают ионизацию среды, поэтому их называют ионизирующими излучениями.
Рентгеновское излучение возникает в рентгеновской трубке при торможении ускоренных электронов, кинетическая энергия которых превращается в электромагнитную энергию, излучаемую в виде фотонов. В качестве генератора рентгеновского излучения используют рентгеновскую трубку, представляющую собой вакуумную колбу с двумя впаянными электродами и катодом. Между электродами создается высокое (порядка десятков или сотен киловольт) напряжение. Ток накала нагревает катод до температуры, при которой происходит эмиссия электронов. Испускаемые катодом свободные электроны ускоряются электрическим полем трубки и попадают на анод, обладая запасом кинетической энергии, величина которого зависит от величины высокого напряжения (аналогичный принцип используется при ионизации методом электронного удара в масс-спектроскопии). При взаимодействии электронов с веществом анода их кинетическая энергния частично преобразуется в энергию рентгеновского излучения и в тепловую энергию.
Гамма-излучение, как и рентгеновское, имеет высокую энергию и обладает высокой проникающей способностью. Его источниками являются радиоактивные изотопы.
Альфа-излучения - это поток положительно заряженных ядер атомов гелия, вылетающих из ядра радиоактивного изотопа. Альфа - частицы характеризуются большой энергией, однако они имеют малую проникающую способность.
Бета-излучение представляет собой поток электронов или позитронов, образующихся в результате распада нестабильных ядер. Ионизирующая способность Р-частиц значительно ниже, чем а - частиц.
Нейтронное излучение - это поток нейтральных частиц (нейтронов), обладающих большой проникающей способностью. В зависимости от энергии нейтроны подразделяются на тепловые (медленные) и быстрые. Тепловые нейтроны хорошо поглощаются такими веществами, как бор и кадмий. Быстрые нейтроны замедляются водородом и водородосодержащими веществами.
Энергетический спектр излучения представляет собой распределение фотонов по энергии. Спектр может быть дискретным (гамма- излучение) и непрерывным (тормозное рентгеновское излучение, альфа - и бета-частицы, нейтроны).