Bài giảng Các kiểu phân rã

Mục Lục 4.1 DECAY SCHEMES: 4.1 Sơ đồ phân rã: a decay scheme is a representation of nuclear energy levels of a radionuclide and the modes of de-excitation. Sơ đồ phân rã là sự biểu thị các mức năng lượng hạt nhân của hạt nhân phóng xạ và các cách thức kích thích. Sthe decay scheme shows each mode emissions, the haff-lives involved, and the product nuclide.SSSSSDSDFSDSơ đồ phân rã cho thấy các kiểu phát xạ, chu kỳ phân rã và các sản phẩm phân rã. The representation is made by depicting relative energy levels (as line bars in the vertical dimension ), the lowest bar for each nuclide shows the nuclide in its lowest energy state (the ground state) even if the nuclide is readioactive. Decay schemes vary from simple, involving only one mode to many energy states.Sự biểu thị này được thực hiện bằng cách mô tả các mức năng lượng tương đối (các đường kẻ theo chiều dọc), đường thấp nhất cho thấy các nguyên tố trong trạng thái năng lượng thấp nhất (trạng thái cơ bản) ngay cả khi nó là chất phóng xạ. Sơ đồ phân rã thay đổi theo các trạng thái năng lượng. Sau đó The latter are usually accompanied by several gamma ray transitions. The decay scheme is important in radioactivity measurement since it relates the number of disintegrations of the particular radionuclide.thường kèm theo sự chuyển tiếp một số tia gamma. Sơ đồ phân rã rất quan trọng khi phóng liên quan đến số phân rã của hạt nhân. 4.1.1 Decay Modes: 4.1.1 Các kiểu phân rã: hình 4.1 llustrates the decay schemes of some useful radionuclides that show the simpler modes of decay. Hình 4.1 minh hoạ các sơ đồ phân rã của một số hạt nhân phóng xạ có ích cho thấy các kiểu phân rã đơn giản. The two top rows of decay schemes are of beta emitting nulides, the bera dacay arrows going to right to indicate the increase in atomic number from Z to Z+1 ; vídụ, 14.3-d 32 P is representtative of those radionuclides that decay solely by beta emission directly to the ground state of the right of product nucleus energy levels. Hai hàng đầu của sơ đồ phân rã là sự phát xạ beta, các mũi tên cho biết sự gia tăng số nguyên tử từ Z đến Z +1; vídụ, 14.3-d 32P miêu tả những hạt nhân phóng xạ này bị phân rã chỉ bằng sự phát xạ trực tiếp beta về trạng thái cơ bản của các mức năng lượng. In this example 32 P 15 is shown to decay directly yo ground state of 16 S 32 , emitting beta particles with maximun energy of 1.71 MeV .Trong ví dụ này phân rã trực tiếp tới trạng thái cơ bản của , phát ra các hạt beta với năng lượng lớn nhất là 1,71 MeV. Other such beta emitters, formed by radiative neutron capture, include 12.3-y 3 H, 5770-y 3.3-h 209 Pb.Các phát xạ beta như vậy, hình thành bởi bắt nơtron bức xạ, bao gồm 12,3-y 3H, 5770-y 3.3-h 209Pb. Their decay schemes not only show that these nuclides can be measured only by beta-particle detectors but that for each 100 disintegrations pf the nuclide 100 beta particles of varying energy up to the maximun will be released. Sơ đồ phân rã không chỉ cho thấy rằng các chất phóng xạ có thể đo được chỉ bằng các máy dò hạt beta nhưng mỗi 100 phân rã của 100 hạt beta biến đổi năng lượng lên đến cực đại sẽ được giải phóng. The second nuclide in hình 4.1, 2.3-m 28 Al, is typical of the group of the group of single-transitons beta emitters that decay to an excited states of the product nucleus, in this case 28 Si, with 1,78 MeV of excitation. Chất thứ hai trong hình 4.1, 2.3-m 28Al, là nguyên tố điển hình của nhóm phát xạ đơn beta mà phân rã đến trạng thái kích thích của hạt nhân sản phẩm, trong trường hợp này là 28Si, với năng lượng kích thích là 1,78 MeV. Các trạng thái năng lượng được biểu thị như một đường kẻ ngang ở các sơ đồ phân rã có số ở bên phải 1,78 ( trên mức năng lượng trạng thái cơ bản). Unless a haff-life value is given for the state, showing it to be metastable isotope of the product nuclide, it may be assumed that de-excitation occurs promptly after or in coincidence with the beta decay, with the emisson of a gamma ray of the totalexcitation energy, in this case, 1,78 MeV maximun-energy beta particles or the 1,78-MeV gamma rays or both in coincidence.Trừ khi một trạng thái được cho 1 giá trị nửa chu kì phân rã, cho thấy được nó là một đồng vị siêu bền của các hạt nhân, nó có thể được giả định rằng kích thích xảy ra ngay sau khi hoặc trong sự trùng hợp với sự phân rã beta, với sự bức xạ của một tia gamma của tổng năng lượng kích thích, trong trường hợp này là 1,78 MeV . Như vậy có thể được đánh giá bởi năng lượng cực đại của hạt beta là 2,86 MeV hoặc tia gamma là 1,78 MeV hoặc cả hai. For each 100 disintergrations of 28 Al 100 beta particles and 100 gamma rays are available manner include 10,7-s 20 F, 3,8-m 52 V, 39.5-m 123 Sn, 5,3-d 133 Xe, and 47-d 203 Hg.Đối với mỗi 100 phân rã của 28Al 100 hạt beta và 100 tia gamma có thể được phát hiện. Những chất khác có phản ứng theo dạng (n,) bao gồm 10,7-s 20F, 3,8-m 52V, 39,5-m 123Sn, 5,3-d 133Xe và 47 -d 203Hg. Theirradiation of 59 Co with neutrons leads totwo isomeric states of 60 Co, the 10=min metastable state 60m Co, which is 0,059 MeV above the 5,26 y 60 Co ground state. Sự bức xạ của 59Co với những nơtron dẫn đến hai đồng phân của 60 Co, 10-min là trạng thái siêu bền của 60mCo, mà 0.059 MeV trên 5,26 y 60 (trạng thái cơ bản của 69Co. A few tenths of 1% of the 60m Co disintergrations have been shown to decay by beta emission to 60 Ni , but for clarity this mode is not shown in the decay scheme in hình 4.1 . Một vài phần mười của 1% phân rã của 60mCO đã được hiển thị để phân rã bằng bức xạ beta tới 60 Ni, nhưng rõ ràng chế độ này không được hiển thị trong sơ đồ phân rã trong hình 4.1. For all practical purposes the 10-min activity would be measured by the isomeric transition (IT) gamma rays of 0,059 MeV released as 60m Co decays to he 60 Co grouns state.Đối với mục đích thực tế 10-min hoạt động sẽ được đo bằng sự chuyển đổi đồng phân (IT) tia gamma của 0.059 MeV như là 60mCo phân rã về trạng thái cơ bản 60Co. The decay scheme as shown also notes thet a few hundredths of 1% of the 60 Co beta decays do not proceed through the deacay sequence shown ( they go directly to the ground state); but again, for all pratical purposes, all of the beta decays ( with E ß - max = 0,31 MeV ) result in the 2,50-MeV excited state of 60 Ni from which de-excitation occurs promptly by two successive gamma radiations, but the result of each 100 disintergrations is not only 100 (ie,99,9+) beta particles of 0,31 MeV maximum energy.Sơ đồ phân rã như cũng lưu ý một vài trăm của 1% của 60Co phân rã beta không tiến hành thông qua các chuỗi phân rã (đi trực tiếp vào trạng thái cơ bản), nhưng một lần nữa, mục đích thiết thực, tất cả các phân rã beta (với E ß - max = 0,31 MeV) xuống trạng thái kích thích của 60Ni là 2,50 MeV từ đó xuất hiện kích thích bởi hai bức xạ gamma, đầu tiên với , tiếp theo với . Do đó 60Co được đo bởi bêta hay bức xạ gamma, nhưng vì 100 phân rã thì không chỉ là 100 (có thể là 99,9) hạt, năng lượng cực đại của hạt bêta là 0,31 MeV nhưng chỉ 200 tia gamma, 100 với năng lượng 1,17 MeV và 100 với năng lượng 1,33 MeV. Các hạt nhân phóng xạ với sơ đồphân rã chung giống nhau, nhưng với những đặc điểm riêng của mình như chu kì bán rã và năng lượng bức xạ. Một số hạt nhân phóng xạ, ví dụ như, 1,86-h 83mKr, 2,8-h 87mSr,16-s 89mY, 57-m 103mRh và 40-s 109mAg, là đồng vị siêu bền của các hạt nhân bền có thể được hình thành bởi phản ứng (n, n') hoặc phản ứng . Những đồng vị phóng xạ này phân rã bởi quá trình chuyển đổi đồng phân và giải phóng các tia gamma. The decay scheme for these nuclides are similar to the 60m Co, expect that in these cases the ground-state nucleus is stable toward further radioactive decay.Sơ đồ phân rã của các hạt nhân tương tự như sự dịch chuyển từ 60mCo đến 60Co, chấp nhận rằng trong những trường hợp này, trạng thái cơ bản hạt nhân được ổn định theo các phân rã. Hàng thứ hai của sơ đồ phân rã trong hình 4,1 chứa các hạt nhân cho thấy nhánh phân rã beta, có nghĩa là, phân rã bằng bức xạ beta với nhiều hơn một mức năng lượng.Bức xạ 12,4 h 42K phân rã bằng bức xạ beta, với 82 % phân rã dẫn đến trạng thái cơ bản của 42Ca và 18% kết thúc ở trạng thái kích thích 1,52 MeV của 42Ca. 1,52 MeV là mức năng lượng kích thích gamma. The second row of decay schemes in figure 4.1 contains nuclides that show beta-decay branching, that is, decay by beta emission to more than one energy level of the product nuclide.The radionuclde 12.4-h 42 K decays by beyta emission, with 82% of the disintergrations resulting in the ground state of 42 Ca and 18% ending in the 1.52 MeV excited state of 42 Ca.Thus 100 disintergrations of 42 K would yield 82 beta particles with energies up to the maximum of 3,55 MeV, 18 beta particles with energies up to the maximum 1,99 MeV, and 18 gamma rays of 1,52 MeV energy.Other nuclides with similar decay schemes include 5,0-m 37 S with 90% gamma rays, 33-d 141 Ce with 30% gamma rays, and 9,4-d 169 Er with 15% gamma rays.Vì vậy 100 phân rã của 42K sẽ mang lại 82 hạt beta với năng lượng lên đến tối đa là 3,55 MeV, 18 hạt beta với năng lượng lên đến tối đa là 1,99 MeV, và 18 tia gamma của mức năng lượng 1,52 MeV. Các hạt khác phân rã có sơ đồ phân rã tương tự bao gồm 5,0-m 37S với 90% tia gamma, 33-d 141Ce với 30% tia gamma và 9,4-d 169Er với 15% tia gamma. The radionuclide Các hạt nhân 59Fealso decays with two beta branches, but both result in excited states of cũng phân rã với hai nhánh beta, nhưng dẫn đến hai trạng thái kích thích của 59Co. The decay scheme shows that the 0.46-MeV maximum-energy beta decay is followed by a 1.10-MeV gamma ray to reach the ground state ofSơ đồ phân rã cho thấy 0,46 MeV là năng lượng tối đa phân rã beta được kèm theo bởi một tia gamma 1,10 MeV để đạt được trạng thái cơ bản của 59Co. Nó cũng cho thấy 0,27 MeV là năng lượng tối đa phân rã beta đến trạng thái 1,29 MeV của 59Co.Trạng thái này thể hiện nhánh tia gamma, với khoảng 6% tia gamma sẽ chuyển tiếp đến mức 1,10 MeV và 94% về đi trực tiếp về trạng thái cơ bản của 59Co.. Bức xạ gamma đo bằng năng lượng sẽ hiển thị cho mỗi 100 phân rã của 59Fe,also decays with two beta branches, but both result in excited states of Ba tia gamma với Eg=0,19 MeV. Bức xạ 5.80-m 51Ti phân rã 2 nhánh bêta, cả 2 nhánh này dịch chuyển đến trạng thái kích thích của hạt nhân 51V. Sơ đồ phân rã would yield, in addition to the 31, 16 and 53 beta particles with energies up to their respective maxima, 31 gamma rays withcủa 37,3-m 38Cl cho thấy 3 nhánh phân rã bêta, 2 nhánh dẫn đến trạng thái kích thích, nhánh thứ 3 dẫn đến trạng thái cơ bản của hạt nhân 38Ar. Khi mỗi trạng thái kích thích chuyển xuống bên dưới sẽ dẫn đến sự phân rã của 100 hạt 38Cl, ngoài ra các hạt bêta thứ 31,16 và 53 năng lượng sẽ lên đến cực đại tương ứng, 31 tia gamma với năng lượng Eg=1,59 MeV and 47 gamma rays with và 47 tia gamma với năng lượng Eg= 2,17 MeV. Hạt nhân 2,58-hr 56Mn cũng phân rã với ba nhánh beta, nhưng mỗi nhánh dẫn đến một trạng thái kích thích của 59Fe. Khi hai mức trên phân rã với nhánh của tia gamma, có sáu mức năng lượng tia gamma có thể được sử dụng. (xem Vấn đề 4.2). The simpler modes of decay by electron capture and positron emission are shown in the bottom row of Figure 4.1. Các kiểu phân rã đơn giản bằng cách bắt electron và bức xạ positron sẽ được hiển thị ở hàng dưới cùng của hình 4.1. Several nuclides, such as 2.6-y Một số hạt nhân, như 2,6-y 55Fe , decay entirely by orbital electron capture to the ground state of the product nuclide, in this casephân rã hoàn toàn bằng cách bắt obital electron về trạng thái cơ bản của hạt nhân, trong trường hợp này là 55Mn . Hạt nhân khác như 35-d 37Ar, 330-d, 330-d 49V, and 11-d và 11-d 71Ge.Since orbital electron capture results in the emission of only the neutrino, these disintegrations are not measurable by nuclear radiations. Fortunately, the events may be determined from the secondary atomic processes that occur, namely the characteristic x-rays and conversion elec-trons that are emitted as electrons from the outer shells fall into the vacancies left by the captured electrons. Khi bắt obital electron sẽ sinh ra sự phát xạ neutrino, các phân rã không đo lường bằng phóng xạ hạt nhân. May mắn là sự kiện có thể được xác định từ quá trình nguyên tử thứ hai xảy ra, cụ thể là các đặc tính x-quang và chuyển đổi các electron được phát ra khi các electron từ lớp vỏ bên ngoài rơi vào chỗ trống để lại các electronbị bắt.In other cases of decay solely by electron capture, such as 303-d Trong trường hợp khác của sự phân rã chỉ bằng bắt electtron, chẳng hạn như 303-d 54Mn,,, the product nucleus is left in an excited state, and the gamma-ray transition (or transitions) to the ground state allows the radionuclide to be measured by the gamma rays or by the characteristic x-rays of the product atom. các hạt nhân còn lại trong một trạng thái kích thích và các tia gamma chuyển tiếp (hoặc chuyển tiếp) đến trạng thái cơ bản cho phép các hạt nhân phóng xạ được khảo sát bằng các tia gamma hoặc do đặc tính X quang của nguyên tử sản phẩm. Positron emission is illustrated by the decay of 10-m Phát xạ positron được minh họa bởi sự phân rã của 10-m 13N về to the ground state oftrạng thái cơ bản của 13C..It is customary, when distinguishing between positron emission and electron capture, to show a vertical line from the radioactive nuclide that represents an energy drop of 1.02 MeV for positron emission to allow for the two 0.51-MeV photons that accompany the annihilation of the positron. Khi phân biệt giữa bức xạ positron và bắt electron, để cho thấy một đường thẳng đứng từ các hạt nhân, thể hiện một năng lượng 1,02 MeV cho bức xạ positron theo hai photon 0,51 MeV mà đi kèm với sự hủy positron này. Thus it should be noted that radionuclides which decay by positron emission directly to the ground state of the product nuclide may still be measured by the two 0.51- MeV  annihilation photons. Other nuclides, such as 7.7-m Do đó cần lưu ý rằng hạt nhân phóng xạ mà phân rã bằng bức xạ positron trực tiếp về trạng thái cơ bản của hạt nhân vẫn có thể được khảo sát bằng hai photon hủy 0,51 MeV. Hạt nhân khác như là 7,7-m 38K, decay by positron emission to an excited state of the product nuclide., phân rã bằng bức xạ positron đến một trạng thái kích thích của hạt nhân. The decay scheme for Các sơ đồ phân rã cho 38K shows that for every 100 disintegrations there are 100 positrons with energy up to the maximum energy of 2.68 MeV, 100 gamma rays of 2.17 – MeV energy, and 200 photons of 0.51-MeV energy. cho thấy cứ 100 phân rã có 100 positron với năng lượng tối đa là 2,68 MeV, 100 tia gamma của năng lượng 2,17 MeV và 200 photon của năng lượng 0,51-MeV. Hình 4.1 Sơ đồ phân rã của một số hạt nhân phóng xạ Hình 4.2 Sơ đồ phân rã của một số hạt nhân phóng xạ với chế độ phân rã phức tạp. 4.1.2. 4.1.2. Complex Decay Schemes Sơ đồ phân rã phức tạp: Some additional decay schemes of activation products are illustrated in Figure 4.2. Một số sơ đồ phân rã của các chất phóng xạ được minh họa trong hình 4.2. The nuclides involved decay by more than one mode; for example, 245-d Các hạt nhân tham gia phân rã hơn một kiểu, ví dụ, 245-d 65Zn, formed by neutron irradiation of, hình thành do sự chiếu xạ Nơtron của 64Zn , decays by both positron emission (1.7% of the disintegrations) and electron capture (98.3% of the disintegrations), of which the 44% branch of electron captures results in the 1.11-MeV excited stated state of, phân rã bằng cả bức xạ positron (1,7% phân rã) và bắt electron (98,3% phân rã), trong đó 44% nhánh bắt electron dẫn đến trạng thái kích của 65Cu là 1,11 MeV. Thus for each 100 disintegrations of Như vậy cho mỗi 100 phân rã của 65Zn there would be available for measurement 1.7 positrons with maximum energy of 0.32 MeV, three annihilation photons of 0.51 MeV, and 44 gamma rays of 1.11 MeV; sẽ có sẵn để khảo sát 1,7 positron với năng lượng tối đa là 0,32 MeV, ba photon hủy 0,51 MeV và 44 tia gamma của 1,11 MeV; is easily measured by gamma-ray detection. có thể dễ dàng khảo sát bằng sự phát hiện tia gamma. An x-ray counter could be used to detect theMột máy đếm tia X có thể được sử dụng để phát hiện tia X từ việc bắt electron 65Cu phân rã. The decay scheme of Các sơ đồ phân rã của 64Cu shows that it decays by three modes, electron capture and positron emission to cho thấy rằng phân rã bởi ba cách, bắt electron và phát xạ positron đến 64Ni and beta emission to the ground state ofvà phát xạ beta về trạng thái cơ bản của 64Zn. The decay scheme for 62% of the decays leading toSơ đồ phân rã cho tháy 62% phân rãis similar to the decay scheme of tương tự như các sơ đồ phân rã của 65Zn but with the difference that only ~ 0.5% leads to a would be difficult for nhưng với sự khác biệt mà chỉ có ~ 0,5% dẫn đến một tia gamma từ trạng thái kích thích. Do vậy sự khảo sát tia gamma sẽ khó với 64Cu except for the 38 0.51 – MeV annihilation photons of each 100 disintegrations.trừ 38 0.51 MeV photon hủy của mỗi 100 phân rã. Tuy nhiên, với năng lượng tối đa là 0,57 và 0,66 MeV cho sự chuyển tiếp and vàHowever, with maximum energies of 0.57 and 0.66 MeV for the transitions, respectively, the 57 beta particles per 100 disintegrations make, tương ứng, 57 hạt beta trên 100 phân rã làm 64Cu relatively easy to measure in a beta counter. tương đối dễ dàng để đo trong một máy đếm beta. SựThe (n, kích hoạt (n, g) activation product of ) sản phẩm của 75As(100% abundant) is 26.5-h (100% ) là 26,5-h 76As , whose decay scheme is similar to that of, có sơ đồ phân rã là tương tự như của 56Mn(100% abundant) is 26.5-h, expect that, in addition, 50% of the beta decays result in the ground state of the product nucleus, ngoài ra, 50% phân rã beta dẫn đến trạng thái cơ bản hạt nhân 76Se. Có năm sự chuyển tiếp tia gamma, nổi bật nhất là sự chuyển tiếp 0,56 MeV cung cấp cho các photon trung bình 38 trên 100 phân rã.The (n,2n) and ( (n,2n) và ( ,n) products ofg, n) sản phẩm của 75As(100% abundant) is 26.5-h are even more compli-cated, with six decay branches, four leading to thậm chí còn phức tạp hơn, với sáu nhánh phân rã, bốn dẫn đến 74Geand two to và hai đến 74Se.Each 100 dis-integrations would yield gamma radiation consisting of 58 0.51-MeV, 63 0.60-MeV, and 14 0.64 –MeV photons, by the four beta braches, and even by the characteristic x-rays of germanium. Mỗi 100 phân rã sẽ mang lại bức xạ gamma gồm 58 0,51-MeV, 63 0,60-MeV, và 14- 0,64 MeV photon. Đồng vị này được khảo sát bởi bất kỳ hay 3 nhóm photon, bởi trong bốn nhánh beta, và ngay cả theo các đặc tính tia X của germani. It should be apparent that the ability to make absolute measurement of the disintegration rate of a radionuclide depends strongly on the knowledge of the exact decay scheme of the nuclide. Rõ ràng rằng khả năng để làm cho tuyệt đối đo tốc độ phân rã của hạt nhân phóng xạ phụ thuộc vào các kiến thức về sơ đồ phân rã chính xác của hạt nhân. Ngay cả trên cơ sở tương đối, sơ đồ phân rã trợ giúp trong việc lựa chọn tối ưu để phát hiện tia phóng xạ và đo lường. 4.2. 4.2. DECAY RATES Tốc độ phân rã: 4.2.1 Half-Life Considerations 4.2.1 Chu kỳ bán rã: In addition to the modes of disintegration, which are characterized for each radionuclide by the types and energies of the radiations released, radio-nuclides also have characteristic rates of disintegration. Ngoài các kiểu phân rã, sự đặc trưng cho mỗi chất phóng xạ bởi các loại hạt và năng lượng giải phóng của tia phóng xạ, chất phóng xạ còn có đặc trưng về tốc độ của sự phân rã. Cả hai thông số giúp xác định và đo lường chất phóng xạ. We have seen in Section Chúng ta đã thấy trong phần 1.3.4 That the decay of a radioactive nuclide is a first-order reaction process for which the rate of decay (-dN/dt) is proportional to the number of radio-active nuclei present.1.3.4 đó là sự phân rã của chất phóng xạ, đầu tiên là một quá trình phản ứng mà tốc độ phân rã (-dN/dt) là tỉ lệ với số hạt nhân (N) hiện có. Tốc độ phân rã của một nguồn được xác định như là hoạt độ D của nguồn và được đưa ra trong (1-28) là N, where lN, với lis the decay constant whose value is a characteristic of the radionuclide. là hằng số phân rã là một đặc trưng của quá trình phóng xạ. Hằng số phân rã được thể hiện trong công thức của chu kỳ bán rã, T1/2 là thời gian cần thiết cho sự phân rã của bất kỳ lượng ban đầu nào của hạt nhân xuống một nửa con số đó. Equation 1-34 is repeated here to emphasize that although radionuclides are characterized by half-lives in the literature it is the decay constant that appears in the decay rate equation: Công thức (1-34) được lặp lại ở đây: (4) Nhấn mạnh rằng mặc dù chất phóng xạ được đặc trưng bởi chu kỳ bán rã trong các tài liệu đó là hằng số phân rã xuất hiện trong phương trình tốc độ phân rã: (5) The decay constant of each radionuclide is involved in the activation analysis determination in two ways: Hằng số phân rã của chất phóng xạ tham gia vào việc xác định phân tích kích hoạt theo hai cách: It determines for a given irradiation time the saturation factor (1 – 1. Nó quyết định thời gian chiếu xạ cho các yếu tố độ bão hòa (1 –) (xem mục 2.4), với: t1 is the irradiation time.là thời gian chiếu xạ. It determines by (5) the amount of radioactivity still present at the time of measurement for a delay time t from the end of the irradiation. 2. Nó quyết định bởi (5) lượng phóng xạ vẫn còn hiện diện tại thời điểm đo cho một thời gian t từ khi kết thúc chiếu xạ này. Thus the decay rate (as expressed by half-life) may be a more important factor than the decay scheme in many instances in activation analysis. Vì vậy, tốc độ phân rã (được biểu diễn bằng chu kỳ bán rã) có thể là một yếu tố quan trọng hơn các sơ đồ phân rã trong nhiều trường hợp trong phân tích kích hoạt. A nuclide with a very short half-life may be irradiated to its saturation value with only a short irradiation, but it may also decay to a negligible level following the irradiation before it can be prepared for measurement. On the other hand, a nuclide with a very long half-life may decay negligibly from the end of irradiation to the time of measurement, but the small fraction of saturation radioactivity obtainable form a limited quantity of sample even with a long irradiation time may not be sufficient for an radioactivity measurement. Một hạt nhân với một chu kỳ bán rã rất ngắn có thể được chiếu xạ trong thời gian ngắn, nhưng nó cũng có thể phân rã đến một mức độ không đáng kể sau khi chiếu xạ trước khi nó có thể được chuẩn bị cho đo. Mặt khác, một chất phóng xạ với chu kỳ bán rã rất dài có thể phân rã không đáng kể khi kết thúc thời gian chiếu xạ để đo lường, nhưng phần nhỏ của phóng xạ có thể đạt được độ bão hòa từ một lượng giới hạn của mẫu, ngay cả với một thời gian chiếu xạ lâu cũng có thể không đủ để đo phóng xạ. Như một ví dụ về tầm quan trọng của chu kỳ bán rã, chúng ta kiểm tra việc xác định beri và flo ( ví dụ, trong hợp chất tinh khiết BeF2 ) sau chiếu xạ nơtron nhiệt. Hợp chất này được chọn vì cả hai nguyên tố là đồng vị đơn; thời gian sống của 9Be dài : 2,7x106 năm, 10Be có tiết diện của 0,010 b, và , which forms the short-lived nuclide 11-s19F: thời gian sống ngắn 11s 20F mặt cắt ngang xấp xỉ 0,009 b. Nếu 1 g BeF2 được tiếp xúc với một thông lượng 1012 n/cm2.s trong 1 giờ, 20F sẽ đạt hoạt độ bão hòa, kể từ: Whereas for 10 Be the saturation factor would be Trong khi 10Be là yếu tố bão hòa sẽ là: The initial activities of 20 F and 10 Be , respectively, would be Các hoạt độ ban đầu của 20F và 10Be, tương ứng, sẽ là : x 6,023 x 1023 x 9 x 10-27 x 1012 x 1 = 2,31x108 dps x 6,023 x 1023 x 10 x 10-27 x 1012 x 2,92 x10-11 = 3,75x10-3 dps The 20 F activity would be readily measurable after irradiation with even the crudest types of counting equipment, whereas the 10 Be might be barely detectable with even the most sensitive detection equipment available today. Hoạt độ 20F sẽ được dễ dàng đo được sau khi chiếu xạ với ngay cả các loại thiết bị thô sơ nhất, trong khi 10Be có thể hầu như không phát hiện được với ngay cả những thiết bị nhạy cảm nhất hiện nay. Tuy nhiên, nếu được phát hiện, 10Be hoạt độ sẽ được đo trong nhiều thế kỷ, trong khi đó hoạt động 200F sẽ được không đo được trong khoảng 5 phút. The maxi-mum delay time before measurement of the 20 F when it has decayed to the initial 10 Be activity value can be calculated from. Thời gian tạm dừng tối đa trước khi đo của 20F khi nó đã bị phân rã đến 10Be giá trị hoạt động ban đầu có thể tính từ. công thức: (6) Which is the decay equation (5) in logarithmic (base) form ,Thus Đó là phương trình phân rã (5) theo hình thức logarit (cơ số 10), vậy: With modern activation analysis systems, Provided no transportation delays were encountered, 4.8 min would be more than enough time to this flux (eg, 1 week) or an equal irradiation in a larger flux (eg, 10 13 all other nuclides produced by (n, Với hệ thống phân tích hiện đại, không có sự chậm trễ gặp phải, thời gian 4,8 phút sẽ đủ để xác định hoạt độ của 20F và với thời gian chiếu xạ lâu hơn (ví dụ, 1 tuần) hoặc chiếu xạ với một thông lượng lớn hơn (ví dụ, 1013 n/cm2.s ) 10Be trong 1g BeF2 sẽ sẵn sàng để thực hiện. Khi tất cả các chất khác sản xuất bằng phản ứng (n , g)) reactions have half-lives much shorter than 2.7 x 10 6 có chu kỳ bán rã ngắn hơn nhiều so với 10Be là 2,7 x 106 năm10 Be, minimum detectability for such quantities is not a problem if the amount of sample is nit severely limited., giới hạn tối thiểu cho số lượng như vậy không phải là một vấn đề nếu số lượng mẫu không bị hạn chế. 4.2.2. 4.2.2. Radioactive Equilibria Cân bằng phóng xạ With the exception of pure monoisotopic elements activated with thermal neutrons, irradiation of a matrix will result in the production of more than one radioactive nuclide. Ngoại trừ các nguyên tố đồng vị đơn chất kích hoạt bằng các nơtron nhiệt, chiếu xạ sẽ dẫn đến việc sản xuất của một chất phóng xạ sẽ nhiều hơn.The measurement of the several nuclides in the sample may be accomplished by the measurement of their radiation types and energies or of their half-lives or both. Việc đo lường của nhiều chất trong mẫu có thể được thực hiện bằng cách đo năng lượng bức xạ hoặc chu kỳ bán rã của chúng hoặc cả hai. Since the half-life or both .Since the half-life value is a characteristic sample, the total activity D T (t) at any time after irradiation t will be the sum of the activity of each radionuclide present. Khi giá trị của chu kỳ bán rã là sự đặc trưng của mỗi chất phóng xạ, nếu có nhiều chất phóng xạ trong mẫu thì tổng hoạt độ DT(t) ở thời điểm bất kỳ t sau khi chiếu xạ sẽ bằng tổng các hoạt độ thành phần: (7) The initial activities D j 0 can be determined experimentally by graphical analysis of the decay curve if the mixture contains not more than three or four nuclides with half-life that differ from one another by at least a factor of two (see Problem 4.6). Các hoạt động ban đầu Di0 có thể được xác định bằng thực nghiệm bằng cách phân tích đồ họa của đường cong phân rã nếu hỗn hợp có chứa không quá ba hoặc bốn nguyên tố với chu kỳ bán rã khác nhautừng đôi một (xem Vấn đề 4.6). (8) An important exception to (7) occurs when a radionuclide decays to a product nuclide which is itself radionuclide decays to a product nuclide which is itself radioactive. Một ngoại lệ quan trọng (7) xảy ra khi một chất phóng xạ phân rã đến một chất mà sản phẩm phân rã là chính nó. một chuỗi biến đổi như vậy được gọi là một chuỗi phân rã, có thể được viết là: where P is the parent nuclide, D is the daughter nuclide, and S is the daughter's product nuclide, which may itself be a radioactive nuclide. In activation analysis practice, S is almost always a stable nuclide. Several exceptions exist, especially in the cases of the stable nuclide. Several exceptions exist, especially in the cases in which radionuclides whose granddaughter nuclide is the metastable state nuclide. Với P là hạt mẹ, D là hạt con, và S là sản phẩm của hạt con, mà tự nó có thể là một chất phóng xạ. Trong phân tích kích hoạt thực tế, S là hầu như luôn luôn bền. Đặc biệt là trong các trường hợp của các hạt nhân ổn định. trường hợp ngoại lệ Một số tồn tại, đặc biệt là trong các trường hợp, trong đó chất phóng xạ có hạt nhân cháu ở trạng thái siêu bền. The decay chains of 111 Pd, 117 Cd, and 124 Sn are examples of the latter exception. Các chuỗi phân rã của 111Pd, 117Cd, và 124Sn là những ví dụ của trường hợp ngoại lệ này. Table 4.1 lists for several elements the decay chain resulting from neutron activation. Bảng 4.1 Liệt kê một số nguyên tố trong chuỗi phân rã từ kích hoạt nơtron. Included in the table are several fission products which are some time used to determine uranium or as radioisotopic tracers.Bảng bao gồm một số sản phẩm phân hạch đôi khi sử dụng để xác định uranium hoặc dùng như là đồng vị phóng xạ đánh dấu. Hạt nhân Phản ứng Sản phẩm kích hoạt (P) Chu kỳ bán rã hạt mẹ Hạt nhân con (D) Chu kỳ bán rã hạt con Hạt bền (S) 46Ca (n,g) 47Ca 4,5 ngày 47Sc 3,4 ngày 47Ti 48Ca (n,g) 49Ca 8,7 phút 49Sc 57,5 phút 49Ti 94Zr (n,g) 95Zr 65 ngày 95Nb 35 ngày 95Mo 96Zr (n,g) 97Zr 17 giờ 97Nb 72 phút 97Mo 100Mo (n,g) 101Mo 14,6 phút 101Tc 14 phút 101Ru 235U (n,f) 90Sr 28 năm 90Y 64 giờ 90Zr 235U (n,f) 137Cs 30 năm 137mBa 2,6 phút 137Ba 235U (n,f) 140Ba 12,8 ngày 140La 40 giờ 140Ce Bảng 4.1 chuỗi phân rã của một số sản phẩm phân hạch theo phân tích kích hoạt nơtron In each of these chains the parent nuclide decays according to the decay equation. Trong mỗi một trong các chuỗi các hạt nhân mẹ phân rã theo phương trình phân rã: (9) Which has the familiar solution Trong đó có các giải pháp quen thuộc (10) However , the net change in the number of daughter nuclei with time is a function not only of its own decay constant but also of the rate with which it is being produced by the decay of its parent. Tuy nhiên, sự thay đổi hạt nhân con với thời gian là một chức năng không chỉ của riêng hằng số phân rã mà còn của tốc độ phân rã mà nó đang được sản xuất bởi sự phân rã của hạt nhân mẹ. The rate equation for the daughter nuclide is given by. Phương trình tốc độ phân rã cho hạt nhân con được cho bởi. (11) In which Trong đó lPNP is the decay rate of the parent (which is the production rate of the daughter) andlà tốc độ phân rã của hạt mẹ (tốc độ sản xuất hạt con) và lDND is the decay rate of the daughter. là tốc độ phân rã của hạt con. Equation 11 may be rearranged into the form of a linear differential equation of the first order. Công thức 11 có thể được sắp xếp lại dưới dạng một phương trình vi phân tuyến tính bậc 1. (12) The solution to this differential equation is derived in several textbooks 1 and is given as. Việc giải phương trình vi phân này có trong một số sách giáo khoa và được cho là. (13) In terms of radioactivities, and with no initial daughter present (ie, N D 0 = 0), (13) becomes Về hoạt độ, không có mặt hạt con ban đầu (tức là, ND0 = 0), (13) trở thành : (14) Two interesting types of radioactive equilibrium occur when the half-life of the parent nuclide is greater than the half-life of its daughter (ie, Hai điều thú vị của cân bằng phóng xạ xảy ra khi chu kỳ bán rã của hạt nhân mẹ lớn hơn chu kỳ bán rã hạt nhân con thí dụ như ( lP < lD). ).). Equation 14 shows that if Phương trình 14 cho thấy rằng nếu lP < lD, tăng t, t t becomes negligible much faster than, and whentrở nên không đáng kể so với , khi đó: t t. (15) Hình 4.3 Đường cong phân rã hạt nhân 4,5-d 47Ca -> 3,4-d 47Sc: a) đường cong nguồn 47Ca ban đầu, b) đường cong 47Sc gia tăng; c) tổng hoạt độ quan sát được của nguồn hoặc: (16) Tình trạng này được gọi là cân bằng tạm thời.. Đối với một hạt mẹ tinh khiết ban đầu hoạt động tổng cộng của hạt mẹ và hoạt động hạt con đạt đến một giá trị tối đa trước khi đạt được trạng thái cân bằng. Ở trạng thái cân bằng hạt con phân rã với chu kỳ bán rã của hạt mẹ. Chiếu xạ Nơtron 46Ca cho ra sản phẩm là hạt nhân 4-5 ngày 47Ca phân rã thành 3-4 ngày 47Sc. Hình 4.3 cho thấy các hoạt độ của một nguồn tinh khiết ban đầu của 47Ca như là một hàm của thời gian. Nếu 47Sc là một đồng vị bền, sự phân rã của 47Ca sẽ được đưa ra bởi một đường a. The growth of the 3.4-d 47 Sc is shown as line b. The sum of the two activities in the unseparated source is given ac line c . Sự phát triển của các 3,4-d 47Sc được hiển thị như đường b. Tổng hợp của hai hoạt độ trong nguồn được cho bởi đường c. Extrapolation of line b black to t = 0 gives the hypothetical value. Ngoại suy đường b đến t = 0 cho các giá trị giả định. (17) This value of the amount of 47 Sc which would be present in the source if the 47 Ca were already in equilibrium with the 47 Sc at t = 0 this equilibrium Hình 4.4 Đường cong phân rã hạt nhân 27-y 90Sr -> 64-h 90Y: a) đường cong nguồn 90Sr ban đầu, b) đường cong sự gia tăng của 90Y; c) tổng hoạt độ quan sát được của nguồn Đây là giá trị của lượng 47Sc hiện tại trong nguồn nếu trong 47Ca đã đạt trạng thái cân bằng với các 47Sc tại t = 0. Nếu trạng thái cân bằng cân bằng này, lượngwere then chemically separated from the 47Sc sau đó được phân chia hóa học từ 47Ca, the ratio of the separated activities would be 4.08. ,thì tỉ số của hoạt động được phân chia sẽ là 4,08. The limiting case of radioactive equilibrium occurs when Các trường hợp giới hạn của sự cân bằng phóng xạ xảy ra khi and the parent does not decay appreciably during many daughter half-lives.lP << lD và hạt mẹ không phân rã trong chu kỳ phân rã của hạt con, cuộc sống. Tình trạng này được gọi là trạng thái cân bằng bền. Nó sau từ and the parent does not decay appreciably during many daughter half-lives.lP << lD that (15) reduces still further to mà (15) giảm hơn nữa để: (18) Trạng thái cân bằng bền được thể hiện trong Hình 4.4 bởi hạt nhân đã biết 27-y 90Sr, phân rã thành 64-hr 90Y. Đường a cho biết hoạt độ DP0 của nguồn 90Sr tinh khiết. Đường b thể hiện sự gia tăng của hạt nhân con 90Y và đường c thể hiện tổng hoạt độ. Nó có thể được ghi nhận từ (14) rằng nếu and the parent does not decay appreciably during many daughter half-lives.lP << lDand và , then, since , Sau đó, khi lPNP0=R, the rate of production of the daughter nuclide = R, tốc độ sản xuất hạt nhân con là: (19) Which gives the production equation in the same form as that of a radio- nuclide produced by a nuclear reaction at a constant production rate Công thức sản xuất theo hình thức giống như của một hạt nhân được sản xuất bởi một phản ứng hạt nhân ở một hằng số phân rã (R= nsf) (20) One feature of secular equilibrium is the ability to have an almost constant source of short-lived radiotracer available in the laboratory (eg, 68-m Một tính năng của trạng thái cân bằng bền là khả năng có một hằng số nguồn của chất phóng xạ đánh dấu có thời gian sống ngắn có sẵn trong phòng thí nghiệm (ví dụ, 68-m , 64-h , 64-h , 30-s 90Y, 30-s 106Rh, 2.6-m , 2,6-m 137mBa, 40-h , 40-h , 17.3-m140La, 17,3-m 144Pr, from their respective long-lived parents) by repeated separations of the short-lived daughters after equilibrium is attained., tương ứng hạt mẹ có thời gian sống dài tương ứng) bằng cách phân chia lặp đi lặp lại hạt con có thời gian sống ngắn sau trạng thái cân bằng hay gần trạng thái cân bằng. A convenient way to prepare a laboratory source of the short-lived nuclide is to absorb the parent nuclide on an ion-exchange resin or alumina column (see Section 6.2.2) and elute (“milk”) the daughter nuclide from the column as needed. Một cách thuận tiện để chuẩn bị một nguồn hạt nhân tồn tại ngắn để hấp thụ các hạt nhân mẹ trên trao đổi ion hoặc cột ôxit nhôm (xem mục 6.2.2) và tách ("sữa") các hạt nhân con từ cột cần thiết. Such a device is colloquially called a “cow” and the analogy is well deserved. It is apparent that if the daughter nuclide is longer-lived than the parent equilibrium is not attained at any time. Rõ ràng rằng nếu hạt con sống lâu hơn hạt mẹ là không thể đạt được tại bất kỳ lúc nào. This decay system is the most frequently encountered situation for successive beta decays and is illustrated in Figure 4.5 for the pair 8.7-m Hệ thống phân rã này thường xuyên gặp phải cho phân rã beta kế tiếp và được minh họa trong Hình 4.5 cho cặp 8,7-m 49Ca decaying to 57.5-mbị phân rã thành 57,5-m 49Sc. Đường a là sự phân rã của hạt 49Ca initially pure ban đầu tinh khiết decaying as ifbị phân rã thành 49Sc ở trạng thái bền. Line b is the growth of Đường b là sự gia tăng của 49Sc trong nguồn 49Ca và đường c là tổng hoạt độ mẫu Hình 4.5 Đường cong phân rã hạt nhân 8,7-m 49Ca -> 57,5-m 49Sc: a) đường cong nguồn 49Ca ban đầu, b) đường cong sự gia tăng của 49Sc; c) tổng hoạt độ quan sát được của nguồn Đôi khi mong muốn để tính toán, cho các hệ thống của trạng thái cân bằng tạm thời và không có trạng thái cân bằng, thời gian sau khi phân chia khi hoạt độ hạt nhân con trong nguồn hạt nhân mẹ tinh khiết đạt đến giá trị tối đa của nó. Thời gian này tm có thể thu được bằng cách lấy vi phân của (13) (đối với hạt nhân mẹ tinh khiết ban đầu): (21) Khi dND/dt = 0 tại : t = tm ta được: (22) Equation 22 shows that the time Công thức (22) cho thấy để thời gian tm củafor secular equilibrium approaches infinity as the half-life of a parent increases to large values. trạng thái cân bằng bền tiến đến vô cực thì giá trị chu kỳ bán rã của hạt nhân mẹ phải tăng lên. A practical example of the use of (22) is noted for the determination of zirconium in the presence of hafnium , 2 following neutron irradiation from which the 65-d Một ví dụ thực tế của việc sử dụng công thức (22) được ghi nhận để xác định zirconi trong sự có mặt của hafnium, chiếu xạ Nơtronactivity is separated from the 70-d 65-d 95Zr được tách từ 70-d 175Hfand the 43-d và 43-d 181Hf làradioactivities only with great difficulty, since the two elements are chemically similar. rất khó khăn, khi hai nguyên tố có tính chất hóa học tương tự nhau. Tuy nhiên, hạt nhân con 35-d 95Nb,however, can be readily separ-ated chemically from both zirconium and hafnium. có thể dễ dàng phân tách hóa học cả hai zirconi và hafnium. Thời điểm đề hoạt độ 95Nb đạt tới giá trị cực đại là: (23) 4.3 Tương tác của bức xạ với vật chất: Radioactivity measurement processes depend on the interactions of the radiations emitted by the disintegrating nuclei with some material in their environment. The radiations passing through matter in gaseous, liquid, or solid state are affected by individual atoms of the matter causing the radi-ations to lose some of their kinetic energy with each interaction. Quá trình đo phóng xạ phụ thuộc vào sự tương tác của các tia phóng xạ phát ra bởi các hạt nhân phân hủy với một số vật liệu trong môi trường. Phóng xạ truyền qua vật chất trong trạng thái khí, lỏng hoặc rắn bị tác động bởi các nguyên tử của vật chất do sự bức xạ để mất động năng qua mỗi sự tương tác. Đổi lại, các tia phóng xạ có ảnh hưởng rõ rệt trên các nguyên tử có liên quan. There are four sets of parameters with which the interactions of radiation with matter can be examined. Có bốn thông số mà các tương tác của bức xạ với vật chất có thể được kiểm tra. Trong đó được tóm tắt cho các electron và các photon trong Bảng 4.2, như sau: 1.The type of radiation. Nuclear radiations may be classified as heavy charged particles (eg, protons, deuterons, and alpha particles), electrons (positive of negative charged), photons, and neutrons. Các loại bức xạ.sự phóng xạ của hạt nhân có thể được phân loại là hạt mang điện nặng (ví dụ như proton, deuterons, và các hạt alpha), electron (tích điện âm hoặc dương), photon, và Nơtron. Different types of radiation affect matter in different ways. Các loại bức xạ ảnh hưởng đến vật chất theo nhiều cách khác nhau. The kind of matter. Such properties of matter as the physical and chemi-cal state, the density, and the atomic number affect the mechanisms and rates with which radiations are stopped. 2. Các loại vật chất. Những đặc tính của vật chất như là tính chất vât lý, tính chất hóa học, mật độ, và số nguyên tử ảnh hưởng đến các cơ chế và tốc độ phóng xạ. The part of individual atoms affected. The interaction mechanism for individual encounters for a given radiation depends on the part of the atom involved. 3. Thành phần của các nguyên tử bị ảnh hưởng. Các cơ chế tương tác cho các va chạm cho một bức xạ phụ thuộc vào thành phần của nguyên tử có liên quan. Radiations may interact with the nucleus, with individual orbital electrons, or even with electric field or the nucleus or the orbital electrons.Bức xạ có thể tương tác với hạt nhân, với quỹ đạo electron, hoặc ngay cả với điện trường của hạt nhân hoặc các obital electron. The type of interaction. The interaction can take place in three ways: 4. Loại tương tác. Sự tương tác có thể diễn ra theo ba cách: i. Elastic scattering, which changes the energy and direction of the radiation but causes no change in the internal energy of the scattering medium. i. Tán xạ đàn hồi, làm thay đổi năng lượng và hướng của bức xạ nhưng không thay đổi nội năng của môi trường tán xạ. ii. Inelastic scattering, which changes the energy and direction of the radiation but also causes a change in the energy of the scattering medium. ii. Tán xạ không đàn hồi, làm thay đổi năng lượng và hướng của bức xạ, nhưng cũng gây ra sự thay đổi về năng lượng của môi trường tán xạ. iii. Absorption, in which the radiation becomes part of a system with the medium and some other process releases the excess energy of the new system. iii. Hấp thụ, trong đó bức xạ trở thành một phần của một hệ với môi trường và các quá trình giải phóng năng lượng dư thừa của hệ mới. Table 4.2 Summary of the Interactions of Electrons and Photons with Bảng 4.2 Tóm tắt các tương tác của electron và photon với vật chất Hạt Vật chất Tương tác Va chạm đàn hồi Va chạm không đàn hồi Hấp thụ Electron (b-,b+) Hạt nhân Tán xạ Rutherford Bức xạ hãm Bắt electron Obital electrons Không đáng kể Ion hóa hóa và kích thích Sự hủy b+ Photon (g) Hạt nhân Không đáng kể Cộng hưởng hạt nhân Sự quang rã Obital electrons Không đáng kể Tán xạ Compton Hiệu ứng quang điện Trường Không đáng kể Không đáng kể Sự tạo cặp Eg >1.02 MeV 4.3.1 Heavy Particles 4.3.1 Hạt nặng: (24) In the realm of activation analysis heavy charged and neutrons are not radiations encountered from the radio activation of stable nuclides and thus are not included in Table 4.2. Trong lĩnh vực phân tích kích hoạt hạt nặng mang điện và nơtron không phóng xạ từ việc kích hoạt các hạt nhân bền và do đó không được bao gồm trong bảng 4.2. Tương tác của chúng với vật chất có tầm quan trọng đáng kể trong khía cạnh khác nhau và thảo luận chi tiết tính chất tương tác của chúng có thể tìm thấy trong một số tài liệu tham khảo được liệt kê trong thư mục này.Nhìn chung, các hạt tích điện (ví dụ, các hạt alpha) tương tác với vật chất cũng như electron, chủ yếu là do ion hóa và kích thích nguyên tử, phân tử trong quãng đường của hạt. Tuy nhiên, các hạt "nặng" tích điện, so với electron, không bị cong nhiều trong ion hóa và do đó đường đi của nó là đường thẳng là hợp lý. A head-on elastic of an alpha particle with an electron would result in an energy loss by the alpha particle Va chạm đàn hồi của một hạt alpha với một electron sẽ làm năng lượng của các hạt alpha sẽ bị giảm đi: (24) Thus a collision of a 5-MeV alpha particle with an orbital electron would free the electron and impart to it a kinetic energy of about 2700 eV. Such second-ary electrons can produce secondary ionizations, since on the average the energy required to ionize an atom into an ion pair (ip) is about 35 eV/ip.A5-MeV alpha particle would produce approximately 5 x 10 6 /35 Do đó, một vụ va chạm của một hạt alpha 5 MeV với một obital electron sẽ không phụ thuộc vào electron và truyền cho nó một động năng khoảng 2700 eV. Do đó electron thứ cấp có thể sinh ra sự ion hóa thứ cấp, khi năng lượng trung bình cần thiết để ion hóa một nguyên tử thành một cặp ion (ip) là khoảng 5 x 106/35» 1,5x105 ip trong một khoảng cách rất ngắn (khoảng 3,5 cm trong không khí hoặc 0.004 cm trong nhôm). Sự mất năng lượng trên mỗi ion hóa cơ bản thực chất là 1 hằng số và quỹ đạo của hạt alpha là đường thẳng, nó có được một mối quan hệ thực nghiệm giữa quãng chạy hạt alpha đơn năng và năng lượng. Đối với các hạt nhân phóng xạ phát ra hạt alpha có năng lượng trong khoảng 4-7 MeV quãng chạy trong không khí (tính theo cm) được cho bởi: (25) Eα đơn vị là MeV Quãng chạyThe range in solid materials may be estimated by the approximate relation-ship các loại vật liệu rắn có thể được ước tính bởi các mối quan hệ gần đúng : (26) Where R s = range in the solid material of density ρ and mass number A, Với : Rs = quãng chạy trong chất rắn của mật độ ρ và số khối A, R= range in air R = quãng chạy trong không khí Neutrons have no charge and therefore exert a negligible effect on atomic electrons. Their interactions are primarily with the nuclei of the atoms in their path. Nơtron không mang điện, do đó gây ảnh hưởng không đáng kể lên các electron nguyên tử. Tương tác chủ yếu với các hạt nhân của các nguyên tử trong quãng đường của nó. Nơtron năng lượng cao mất năng lượng của mình bằng các va chạm đàn hồi. The loss per collision is greater with lower Z materials, since a greater fraction of the kinetic energy can be imparted to a smaller struck nucleus. Việc mất năng lượng trên mỗi va chạm lớn nhiều so với Z của vật liệu, khi một phần lớn của động năng được truyền cho một hạt nhân nhỏ hơn. Neutrons may also undergo resonance scattering (inelastic collisions) during the process of moderation. A neutron, on reaching thermal velocity, is eventually absorbed in some nucleus by the (n,γ) process. Nơtron cũng có thể trải qua sự tán xạ cộng hưởng (va chạm không đàn hồi) trong quá trình va chạm. Một Nơtron đạt đến vận tốc nhiệt được hấp thụ cuối cùng trong một số hạt nhân bởi quá trìnhAlthough the neutron produces essentially no ionization while losing its kinetic energy, two events scattering of neutrons by hydrogen atoms results in recoil protons which, as heavy-charged particles, can cause ionizations, and the release of a prompt gamma ray following the neutron absorption allows the detection of the ionization it produces. (n, γ). Mặc dù nơtron sản xuất chủ yếu không ion hóa trong khi mất động năng của nó, hai sự kiện tán xạ nơtron bởi các nguyên tử hydro sẽ dẫn đến sự bật ngược lại của các proton, như các hạt nặng mang điện, có thể gây ra isự ion hoá và giải phóng tia gamma theo sự hấp thụ nơtron cho phép phát hiện sự ion hóa nó tạo ra. 4.3.2 Electrons 4.3.2 Các electron: Electrons with energy in the range of those emitted as beta particles lose energy primarily by ionization and excitation processes. Electron với năng lượng trong phạm vi của những chất phát xạ như hạt beta bị mất năng lượng chủ yếu do sự ion hóa và quá trình kích thích. In this regard electrons behave similarly to the heavier charged particles.Electron này tương tác tương tự như các hạt mang điện nặng hơn. Chúng cũng mất xấp xỉ cùng một lượng năng lượng cho mỗi cặp ion được hình thành, khoảng 34eV. Tuy nhiên, khối lượng của electron thì nhỏ hơn nhiều so với một hạt alpha, độ ion hóa riêng (ví dụ, số lượng các cặp ion được sản xuất trên mỗi cm chiều dài quãng đường) là nhỏ hơn nhiều. Kết quả là một hạt beta đi một quãng đường dài hơn một hạt alpha cùng năng lượng.Further, an electron can lose up to half its energy in a single encounter if it is scattered through large angles. Hơn nữa, một electron có thể mất đến một nửa năng lượng của nó trong một va chạm duy nhất nếu nó được tán xạ qua các góc lớn.Thus the path of a beta particle deviates increasingly from a straight line as it loses its energy. Như vậy quãng đường của một hạt beta lệch ngày càng nhiều từ một đường thẳng khi nó mất năng lượng.With the added fact that beta par-ticles have continuous distribution of energy (as contrasted to monoenergetic alpha particles) it becomes difficult to define the range of a beta particle as easily as that of an alpha particl Thêm vào đó hạt beta có sự phân phối năng lượng liên tục (như trái ngược với các hạt alpha đơn năng) nó trở nên khó xác định phạm vi của một hạt beta một cách dễ dàng như là của một hạt alpha. Even a beam of initially monoenergetic electrons become continuous in energy as they traverse an absorber. Ngay cả một chùm electron đơn năng ban đầu trở thành năng lượng liên tục khi nó đi qua một chất hấp thụ. Sự kết hợp của một phổ năng lượng liên tục và phổ tán xạ góc liên tục dẫn đến tốc độ hấp thụ vật chất có thể được xấp xỉ bởi một quy luật hấp thụ theo cấp số mũ có dạng: (27) I/I0 là tỉ số của các electron còn lại sau khi đi qua một chất hấp thụ, trong đó: ml = hệ số hấp thụ tuyến tính ( cm-1), x = độ dày đi qua (tính bằng cm), OrHoặc: mm = hệ số hấp thụ khối lượng (cm2/g) q = bề dày đi qua (g/cm2). Khi năng lượng mất đi qua mỗi ion hóa gần như không đổi, năng lượng mất đi của một hạt beta (Δ E) tỉ lệ với số nguyên tử (số electron trên mỗi nguyên tử) và mật độ nguyên tử (Nr/ A ) (the number of atoms per cubic centimeter)./A) (số lượng nguyên tử trên mỗi cm khối).Thus Do đó: (28) Where N = Avogadro ' s number, Với: N = số Avogadro A = the atomic weight of the absorber, A = nguyên tử khối của chất hấp thụ, = the absorber density. r = Mật độ hấp thụ. Since the variation of Z/ A with Z is small (decreasing from about 0.5 for aluminum to about 0.4 for lead), absorption depends essentially on the density of the absorber. Khi sự thay đổi của Z/A với Z là nhỏ (giảm từ khoảng 0,5 cho nhôm đến khoảng 0,4 cho chì), sự hấp thụ chủ yếu phụ thuộc vào mật độ của chất hấp thụ. Thus, if the absorption length is given in units of g/cm 2 (ie, density x thickness), the fractional absorption for a given energy beam of electrons is almost independent of the atomic number of the absorber material. Như vậy, nếu chiều dài hấp thụ dùng đơn vị của g /cm2 (tức là : mật độ x bề dày), sự hấp thụ một chùm năng lượng electron gần như độc lập với nguyên tử khối của chất hấp thụ.The mass absorption coefficient for given beta maximum energies may be calculated from the empirical relation. Hệ số hấp thụ khối lượng beta với năng lượng cực đại có thể được tính từ các mối quan hệ thực nghiệm. (29) (cm2/g) Công thức (27) [tương tự như (1-32), định luật phân rã phóng xạ] chỉ ra rằng có giá trị bề dày một nửa ½ for which the initial intensity is reduced to half its value (usually for only one or two half thicknesses): q½ mà cường độ ban đầu được giảm xuống một nửa giá trị của nó (thường dùng là một hoặc hai nửa bề dày): (30) (31) Figure 4.6 gives an empirical curve relating the maximum beta-particle energy, E ß (max), with half-thickness value Hình 4.6 thể hiện một đường cong thực nghiệm liên quan năng lượng cực đại của hạt bêta, Eß (max) với giá trị bề dày một nửa ½ . q½. .The curve is useful for estimation of maximum beta energies by simple absorption measurements. Đường cong này rất hữu dụng cho việc dự toán năng lượng cực đại của beta bởi phép đo hấp thụ đơn giản. A better estimate of the maximum beta-particle energy may be made form a determination of the beta range by a total absorption measurement. A typical absorption curve for a pure radionuclide is seen in Figure 4.7, in which the beta absorption curve for 55-m Hình 4.6 Sự hấp thụ bề dày một nửa là một hàm của năng lượng cực đại hạt bêta. Đánh giá tốt hơn về năng lượng cực đại của beta có thể xác định quãng chạy beta bởi sự đo liều hấp thụ tổng cộng. Một đường cong hấp thụ tiêu biểu cho một hạt nhân phóng xạ nguyên chất được nhìn thấy trong hình 4.7, trong đó các đường cong hấp thu beta cho m-55 69Znwhich decays by emission of beta-particles with maximum energy of 0.91 MeV, shows an extrapolated range of 0.36 g/cm 2 . trong đó phân rã bằng bức xạ của các hạt beta với năng lượng tối đa là 0,91 MeV, ngoại suy quãng chạy của 0,36 g / cm2..Such determinations, however, are seldom made for activated radionuclide unless qualitative identifications are being attempted. Xác định như vậy, tuy nhiên, hiếm khi làm cho hạt nhân phóng xạ kích hoạt trừ khi yếu tố chất lượng được cải thiện. Trước khi nghiên cứu đã có một số mối quan hệ thực nghiệm của năng lượng và quãng chạy; ta có các phương trình : (32) cho MeV (33) MeV cho Figure 4.8 shows a curve prepared by Clendenin* 5 which relates the range in aluminum with maximum beta energies. Hình 4.8 cho thấy một đường cong có liên quan đến quãng chạy của nhôm với năng lượng cực đại beta.The curve is especially useful for energies below 0.8 MeV, when (33) is less exact. Đường cong này đặc biệt hữu ích đối với năng lượng dưới 0,8 MeV, khi công thức (33) không chính xác. The only other important interaction of electrons with matter is the inelastic scattering of high-speed electrons by the coulomb attraction of the positively charged nucleus. Tương tác của electron với vật chất là sự tán xạ không đàn hồi của các electron tốc độ cao bởi lực hút culông của hạt nhân tích điện dương. LựcThis coulomb-induced scattering results in the emission of continuous-energy photons, or Bremsstrahlung (braking rays). culông này gây ra tán xạ làm năng lượng liên tục photon phát xạ, hoặc bức xạ hãm (hãm tia). The gamma-ray background of the “pure” beta emitting radionuclide Các tia gamma nền của "beta" tinh khiết phát xạshown in Eigure 4.7 is due to the Bremsstrahlung produced in the absorber by the hạt nhân 69Zn thể hiện trong hình4,7 là do bức xạ hãm sinh ra hấp thụ hạt beta bởi 69Zn. Advantage may be taken in some instances of theLợi thế có thể được thực hiện trong một số trường hợp của Bremsstrahlung from beta emitters for there measurement with gamma – ray detection equipment.bức xạ hãm từ beta phát xạ cho sự đo lường với thiết bị phát hiện tia gamma. The total loss of energy of an electron traversing an absorber, Tổng năng lượng bị mất của electron đi qua một chất hấp thụ DET , is the sum of the loss by the ionization collisions,là tổng thiệt hại do sự ion hóa các va chạm, DEc , and the loss by radiation,và các tổn thất do bức xạ DEr. The loss of  energy by radiation has been shown to depend on  of the absorber and the electron energyViệc mất năng lượng bởi sự bức xạ đã được cho biết là phụ thuộc vào Z2 của các chất hấp thụ và năng lượng electron. (34) And from (28) the loss of energy by collisions in the same material is Và từ (28) năng lượng bị mất bởi va chạm trong cùng một vật liệu là (35) The ration of losses by radiation to collision is given by (36) Tỷ lệ năng lượng bị mất do bức xạ để va chạm là :  Hình 4.7 Đường cong hấp thụ nhôm của 55-m 69Zn , phân rã bởi sự phát xạ beta với năng lượng cực đại là 0,91 MeV. Quãng chạy ngoại suy được là 0,36 g/cm2 Thus for absorption in aluminum (Z=13) the loss by radiation is Un-important for the energy range of beta particles emitted by all usual radio-nuclides. In lead (Z = 82) , however, the loss by radiation is ~ 12% of the loss by collision for a 1 MeV beta particle. Vì vậy, để hấp thu bằng nhôm (Z = 13) sự mất mát của bức xạ là không quan trọng đối với các dải năng lượng của các hạt beta được phát ra bởi tất cả các hạ nhân thông thường. Trong chì (Z = 82), tuy nhiên, sự mất mát của bức xạ là ~ 12 % của sự mất mát do va chạm với1 hạt beta 1 MeV. The production of Bremsstrahlung for higher energy beta-emitting radionuclides should be considered  in absorp- tion measurements. Việc sản xuất bức xạ hãm cho hạt nhân có năng lượng cao hơn bức xạ beta hạt nên được xem xét trong sự đo liều hấp thụ.  Hình 4.8 Quãng chạy của electron và hạt beta trong nhôm 4.3.3. Gamma Rays 4.3.3. Tia gamma: Table 4.2 shows that gamma rays interact with matter not only differently than do electrons but also that they interact in three significant ways. Bảng 4.2 cho thấy các tia gamma tương tác với vật chất không chỉ khác so với electron mà chúng còn tương tác trong ba cách đáng kể. 1. The photoelectric effect, an absorption process in which a gamma ray ejects an electron from an atomic orbit and disappears by transferring all its energy in the process. 1. Hiệu ứng quang điện là một quá trình hấp thu, trong đó một tia gamma bứt ra một electron từ một quỹ đạo nguyên tử và biến mất bằng cách chuyển tất cả năng lượng cho tiến trình. 2. The Compton effect, an inelastic scattering process in which the photon ejects and electron but escapes with degraded energy. 2. Hiệu ứng Compton, một quá trình tán xạ không đàn hồi trong đó photon bứt ra một electron, nhưng thoát ra với năng lượng bị suy biến. 3. Pair production, an absorption process in which the photon vanishes in creating a positively and negatively charged pair of electrons. 3. Sự tạo cặp, một quá trình hấp thụ trong đó photon biến mất trong việc tạo ra một cặp electron mang điện âm và dương. The differences in interactions between gamma rays and charged particles result from the fact that charged particles lose their energy in small discrete steps ( ~ 34 eV per ion pair produced), whereas a gamma ray can lose most or all of its energy in a single event. Sự khác biệt trong tương tác giữa tia gamma và các hạt mang là các hạt mang điện bị mất năng lượng một ít trong sự rời rạc (~ 34 eV /cặp ion được tạo ra), trong khi một tia gamma có thể mất gần hết hoặc tất cả các năng lượng của nó trong một tương tác. Chùm tia gamma đơn năng được chuẩn trực bởi sự va chạm với một photon bất kỳ đi qua một chất hấp thụ có độ dày dx.The rate of photons removed from the beam (- dI ) by any of the three processes is proportional to the incident rate (I), the linear absorption coefficient ( Tốc độ của photon bị loại bỏ khỏi các tia (- dI) bởi một trong ba quá trình thì tỉ lệ với tốc độ tia tới (I), hệ số hấp thụ tuyến tính (ml) và bề dày (dx): (37) . Lấy tích phân ta được: (38) . Thus it is seen that a beam of monoenergetic gamma rays is absorbed expon-entially in matter and without a definite maximum range. Vì vậy nó được xem là một chùm tia gamma đơn năng được hấp thụ theo hàm mũ trong vật chất và không xác định được quãng chạy cực đại. This is in contrast to the absorption of electrons which approximately follows an exponential absorption [see (4-27)] but as their  energy diminishes slowly reaches a maximum range.Điều này trái ngược với sự hấp thụ của electron là sự hấp thụ theo hàm mũ [xem (4-27)] nhưng năng lượng của chúng giảm đi dần dần đến quãng chạy cực đại. Hệ số Gamma- ray absorption coefficients are more conveniently expressed as mass absorption coefficientshấp thụ tia gamma thuận tiện hơn là hệ số hấp thụ khối lượng mm (in cm 2 /g) for which (đơn vị là: cm2/g) (39) . Với r là mật độ của chất hấp thụ. Since gamma rays of a given energy have no definite range and are absorbed exponentially, the definition of a half- thickness value X become more significant for a given photon energy than for electrons. Khi năng lượng của tia gamma không xác định được quãng chạy và hấp thu theo hàm mũ, định nghĩa về giá trị bề dày một nửa X trở nên ý nghĩa đối với năng lượng photon hơn là với electron. Thus. Do đó: (40) . The half-thickness value has the same usefulness in resolving gamma-ray energy absorption curves as the half-life value  T 1/2 in resolving decay curves. Giá trị bề dày một nửa hữu ích trong việc giải quyết đường cong hấp thụ năng lượng tia gamma như là chu kỳ án rã T1/2 trong việc giải quyết các đường cong phân rã. Some typical mass absorption coefficients for gamma rays are given in Table 4.3. Một số hệ số hấp thụ khối lượng tiêu biểu tia gamma được cho trong Bảng 4.3. Since there are three mechanisms for the absorption (or scattering) of photons, the absorption coefficient reflects the sum of all three processes; namely, Có ba cơ chế hấp thụ (hoặc tán xạ) của photon, hệ số hấp thụ phản ánh tổng của cả ba quá trình, cụ thể là, (41) . Where the partial coefficients are for the photoelectric effect, the Compton effect, and pair production, respectively. Trường hợp hệ số cho hiệu ứng quang điện, hiệu ứng Compton và sự tạo cặp.The absorption coefficient Hệ số hấp thụ mis a complicated function of gamma-ray energy, since each of the three processes is itself a function of gamma-ray energy. là một hàm phức tạp của năng lượng tia gamma, mỗi một trong ba quá trình đó là một hàm năng lượng tia gamma.Figure 4.9 shows the total and partial linear absorption coefficients for lead (Z=82) as a function of energy. Hình 4.9 cho thấy tổng và một phần hệ số hấp thụ tuyến tính của chì (Z = 82) là một hàm của năng lượng. Figure 4.10 shows these functions for aluminum (Z=13).Hình 4.10 cho thấy các hàm này cho nhôm (Z = 13). It is apparent that each of the three gamma-ray interaction processes becomes the dominant one over certain energy ranges.Rõ ràng là mỗi một trong ba quá trình tương tác tia gamma trở thành một trong những ưu thế hơn các năng lượng quãng chạy. Bảng 4.3 Một số hệ số hấp thụ khối lượng Chất hấp thụ Eg (MeV) Nước (cm2/g) Nhôm (cm2/g) Sắt (cm2/g) Chì (cm2/g) 0.1 0,171 0,169 0,370 5,460 0,2 0,137 0,122 0,146 0,942 0,3 0,119 0,104 0,110 0,378 0,5 0,097 0,084 0,084 0,152 1,0 0,071 0,061 0,060 0,070 2,0 0,049 0,043 0,042 0,046 3,0 0,040 0,035 0,036 0,041 5,0 0,030 0,028 0,031 0,043 If an amount of radionuclide produced or acquired constitutes a radiation hazard, the absorption coefficient may be useful in the estimation of the shielding requirements to reduce the external radiation intensity to an acceptable value. Nếu một lượng phóng xạ sản xuất ra hoặc thu được tạo thành một mối nguy hiểm bức xạ thì hệ số hấp thụ có thể hữu ích trong dự toán của các yêu cầu che chắn để giảm cường độ bức xạ bên ngoài đến một giá trị chấp nhận được.  Hình 4.9 Tổng và hệ số hấp thụ tuyến tính thành phần của tia gamma trong chì. Hình 4.10 Tổng và hệ số hấp thụ tuyến tính thành phần của tia gamma trong nhôm. The photoelectric effect Hiệu ứng quang điện The photoelectric effect cannot take place with free electrons (since the conservation of momentum requires a recoiling partner, namely the residual atom). Hiệu ứng quang điện không thể diễn ra với các electron tự do ( khi việc bảo toàn động lượng đòi hỏi sự bật lại, cụ thể là các nguyên tử còn lại). Thus it is reasonable that the most tightly bound electron, the K shell electron, has the greatest probability of absorbing the photon incident on the atom.Vì vậy, các electron liên kết chặt chẽ với nhau đó là sự hợp lý, lớp vỏ K của electron, có khả năng hấp thụ lớn nhất các photon tới nguyên tử. For incident photon energies above the K-shell binding energy, about 80% of the photoelectric absorption processes take place with K-shell electrons. Đối với nguồn năng lượng photon tới bên trên mức liên kết năng lượng K, thì khoảng 80% của quá trình hấp thụ quang điện diễn ra với lớp vỏ K của electron. Most of the remainder take place with L-shell electrons.Hầu hết các phần còn lại sẽ diễn ra với lớp vỏ L của electron. The process is shown schematically in Figure 4.11.Quá trình này được thể hiện dưới dạng biểu đồ trong hình 4.11. The result is the ejected of an electron with kinetic energy Động năng của electron sẽ được xác định bởi công thức: (42) Where B e is the binding energy of the ejected electron in its orbital shell. Với: Be là năng lượng liên kết của electron trong nguyên tử. For nuclear gamma rays the photoelectron energy is essentially equal to the incident photon energy.Năng lượng hạt nhân tia gamma là tương đương với năng lượng của photon tới. Absorption by the photoelectric effect decreases rapidly with increasing gamma-ray energy (as is shown in Figure 4.9) but also increases rapidly with increasing absorber atomic number. Sự hấp thụ bởi các hiệu ứng quang điện giảm nhanh chóng với sự tăng năng lượng tia gamma (như được thể hiện trong hình 4.9) mà còn tăng nhanh với sự gia tăng số lượng nguyên tử hấp thụ. It has been shown that the probability of photoelectric absorption for gamma-rays with energies in the range between the binding energy of the K-shell and about 0.5 Me V is approximated byNó đã được chứng minh rằng xác suất của sự hấp thụ quang điện cho tia gamma với năng lượng trong khoảng giữa năng lượng liên kết của lớp vỏ-K và 0,5 Me V là xấp xỉ bằng: (43) Making photoelectric absorption more important for lower energy gamma rays in the heavier elements. Làm cho sự hấp thụ quang điện xảy ra chủ yếu đối với các tia gamma có năng lượng thấp và trong các nguyên tố có Z lớn. The photoelectric effect. The incident photon interacts with the atom to eject a photoelectron (primarily from the K-shell) whose energy is E e = E y -B e . Hiệu ứng quang điện. Các photon tương tác với nguyên tử và bứt ra một quang electron (chủ yếu từ vỏ-K) có năng lượng là Ee = Eγ - Be . Do sự ion hóa, trong vỏ nguyên tử sẽ xuất hiện một lỗ trống. Chỗ trống này sẽ nhanh chóng bị lấp đầy bởi electron từ lớp trên và sẽ xuất hiện một tia X đặc trưng hay một electron Auger. Năng lượng của tia X đặc trưng xấp xỉ bằng năng lượng liên kết Be . Hiệu ứng quang điện The Compton effect . Hiệu ứng Compton. The incident photon ejects an electron from the atom and is scattered through angle Photon tới va chạm với một electron từ nguyên tử và bị tán xạ theo góc Φwith degraded energy với năng lượng bị suy biến .. The Compton electron is ejected at angleElectron Compton bị lệch khỏi phương chuyển động một góc with energy với năng lượng Ee = Eγ - Eγ’ , neglecting the relatively small binding energy of the electron., bỏ qua sự năng lượng liên kết tương đối nhỏ của electron. Hiệu ứng Compton Pair Production . Sự tạo cặp. The photon, having energy greater than 1.02MeV, may interact with the electric field of the nucleus. Các photon có năng lượng vượt quá 1,02 MeV có thể tương tác với điện trường của hạt nhân. The photon is absorbed to create a positive and negative pair of electrons  whose total kinetic energy isPhoton bị hấp thụ để tạo ra một cặp electron mang điện dương và mang điện âm, có tổng động năng là Eγ ~ 1,02 MeV. Positron này, sau khi dừng lại, sẽ bị hủy với một electron, nên đi kèm với sự tạo cặp là sự hủy cặp, thể hiện ở sự tạo ra hai photon có năng lượng 0,51 MeV. Figure 4.11. Schematic diagrams of the three principle iteration mechanisms of gamma rays with matter. Hình 4.11. Sơ đồ đồ của ba cơ chế tương tác của tia gamma với vật chất. Điện trường của một hạt nhân Sự tạo cặp The Compton Effect Hiệu ứng Compton The Compton effect is shown schematically in Figure 4.11. Hiệu ứng Compton được hiển thị như trong hình 4.11. From Figure 4.9 it is seen that the effect in lead becomes the dominant process for photon energies between 0.6 and 5 MeV. Từ hình 4.9 ta thấy hiệu ứng trong Chì trở nên chiếm ưu thế cho năng lượng photon giữa 0,6 và 5 MeV. By comparison the range in aluminum is between 0.05 and 15 MeV. Bằng cách so sánh các dãy trong nhôm là giữa 0,05 và 15 MeV. In Compton scattering the photon transfers only part of its energy to an electron, emerging as a photon with lower energy. Trong tán xạ Compton các photon chỉ chuyển hóa một phần năng lượng của mình cho một electron, tạo thành một photon mới với năng lượng thấp hơn. It can then undergo another Compton scattering or a photoelectric absorption.Sau đó có thể trải qua một sự tán xạ Compton hoặc sự hấp thụ From the conservation of energy it follows that.quang điện. Sự bảo toàn năng lượng của nó theo công thức sau: Ec = Eγ - Eγ’ = hυ – hυ’ (44) (45) Where the primes refer to the scattered photons. Từ sự bảo toàn động lượng đã dẫn đến sự thay đổi bước sóng ΔλFor the scattered photon is đối với các photon tán xạ là : Where Với Ф is angle of the scattered photon with respect to the incident photon.là góc của các photon tán xạ ứng với các photon tới. Equation 45 states that the change in wavelength of the scattered photon is independent of the wavelength itself.Phương trình (45) cho thấy sự thay đổi bước sóng của các photon tán xạ là độc lập với bước sóng của chính nó. Therefore the fractional energy lost by the photon in a Compton scattering increases with increasing photon energy.Vì vậy, năng lượng photon bị mất trong một tán xạ Compton tăng với sự gia tăng năng lượng photon. Table 4.4 shows some typical values for Bảng 4.4 cho thấy một số giá trị tiêu biểu với góc tán xạ Compton Ф =90 o Compton scattering.= 90o. Equation 45 can be converted to give the equation for the energy of the degraded photon as Phương trình (45) có thể được chuyển đổi để cung cấp cho các phương trình năng lượng của các photon suy biến như sau: (46) (47) Which for Khi Eγ >> mc2 reduces tothì: An interesting observation from (47) is that for 90 o scattering, the escaping photon approaches a limiting energy value of 0,51 MeV (=mc 2 ) and that for a back- scattered photon ( Một quan sát được từ công thức (47) là góc tán xạ 90o, photon thoát khỏi giá trị năng lượng giới hạn 0,51 MeV (= mc2 ) và photon tán xạ trở lại ( Φ=180 o ) the limiting energy value approaches=180o) giá trị năng lượng giới hạn ~ 0,26 MeV ( = mc2/2 ). Photon tán xạ trở lại sẽ được nhìn thấy ở chương 5. (MeV) (MeV) 0,01 0,010 1 0,10 0,0837 16 1,00 0,337 66 10,00 0,486 95 Pair production Sự Tạo Cặp Photons of energy greater than twice the rest mass of the electron (2m o c 2 = 1.02 MeV) may be absorbed by the process of pair production. Năng lượng của photon vượt quá 2 lần so với năng lượng nghỉ của electron (2mec2 = 1,02 MeV) có thể được hấp thụ bởi quá trình tạo cặp. The production of the positron- negatron pair must take place in the electrostatic field of a nucleus to conserve the momentum of the incident photon. The excess energy of the photon is converted into kinetic energy of the paViệc tạo cặp positron và negatron phải diễn ra trong điện trường tĩnh của hạt nhân để bảo toàn động lượng của photon tới. Năng lượng dư thừa của photon được chuyển hóa thành động năng của cặp. KE = Eγ – 1,02 MeV (48) With the positron having slightly more than half the available kinetic energy, since it is accelerated slightly by the nucleus, whereas the negatron is slightly retarded. Với positron có khoảng hơn một nửa động năng có sẵn, kể từ khi nó được tăng tốc nhẹ bởi hạt nhân, trong khi negatron được làm chậm lại một cách nhẹ nhàng. Quá trình này được thể hiện trong hình 4.11. Hệ số hấp thụ thành phần μPP rõ ràng là 0 cho Eγ ≤ 1.02 MeV. Nó đã được chứng minh bằng thực nghiệm là μPP tăng theo bình phương số nguyên tử ( Z2 ) của chất hấp thụ và tuyến tính ở mức năng lượng thấp phải ở trên 1,02 MeV: μPP ≈ kNZ2 (Eγ - 1,02) (49) Và đối với các tia gamma năng lượng cao (như là Eγ trở nên lớn so với 1,02 MeV) μPP ≈ kNZ2 lnEγ (50) Hình (4,9) và (4,10) cho thấy rằng sự hấp thụ của sự tạo cặp trở có ưu thế hơn với Eγ >5 MeV in lead  and > 5 MeV trong Chì và Eγ >5 MeV in lead  and > 15 MeV >15 MeV.trong nhôm. Vì hầu như không có đồng vị phóng xạ nào phát ra tia gamma với năng lượng vượt quá 5 MeV, sự tạo cặp hiếm khi một cơ chế đáng kể nào trong đo phóng xạ. Tuy nhiên, nhiều hạt nhân phóng xạ phát ra tia gamma với năng lượng vượt quá 1,02 MeV và sự tạo cặp có thể thực hiện một sự đóng góp có ý nghĩa đến sự hấp thụ bức xạ gamma. Nó có thể được lặp lại khi positron mất động năng của quá trình hủy diệt xảy ra trong đó năng lượng nghỉ lại xuất hiện như hai photon 0,51 MeV. Những photon này không thể phân biệt được từ hai photon 0,51 MeV dẫn đến sự tiêu diệt của các hạt positron từ phân rã hạt nhân beta. 4.4. 4.4. BIBLIOGRAPHY Tài liệu tham khảo The general discussion of the properties of radioactive  nuclides is given in the several texts listed under Section 1.6.1 in the bibliography for Chapter 1. Cuộc thảo luận chung về tính chất của các hạt nhân phóng xạ thuộc tính của được đưa ra trong một số văn bản được liệt kê dưới mục 1.6.1 trong chương 1 của tài liệu. Most of these texts separate the various modes of decay into individual chapters, and several of them contain detailed discussions of the rates of radioactive decay; for example, Chapter 3 in Friedlander, Kennedy, and Miller, and Chapter 8 in Overman and Clark. Hầu hết các văn bản có chế độ phân rã khác nhau thành các chương riêng biệt và một vài chương trong số chúng có các cuộc thảo luận chi tiết về tốc độ phân rã phóng xạ, ví dụ, Chương 3 ở Friedlander, Kennedy và Miller, và Chương 8 trong Overman và Clark. Many texts contain discussion of the interaction of radiation with matter as separate chapters which range. Nhiều văn bản có cuộc thảo luận về sự tương tác của bức xạ với vật chất theo các chương riêng biệt. (8)