Реферат: Типы радиоактивных излучений

Атомный номер

Весь процесс протекает так, как если бы один из нейтронов ядра X превратился в протон, испустив электрон и антинейтрино:

n → p + e ^- + V .

Второй вид распада протекает по схеме:

X → Y + e + V (нейтрино).

Процесс протекает так, как если бы один из протонов исходного ряда превратился в нейтрон, испустив при этом позитрон и нейтрино:

p → n + e ^- + V .

Третий вид распада (электронный захват) заключается в том, что ядро поглощает один из электронов своего атома, в результате чего один из протонов превращается в нейтрон, испуская при этом нейтрино:

p + e^- → n + V ,

X + e → Y + V.

Скорость движения β-частиц в вакууме равна 0,3 – 0,99 скорости света. Они быстрее чем α-частицы, пролетают через встречные атомы и взаимодействуют с ними. β–частицы обладают меньшим эффектом ионизации (50-100 пар ионов на 1 см пути в воздухе) и при попадании β-частицы внутрь организма они менее опасны чем α-частицы. Однако проникающая способность β-частиц велика (от 10 см до 25 м и до 17,5 мм в биологических тканях).

Гамма-излучение – электромагнитное излучение, испускаемое ядрами атомов при радиоактивных превращениях, которое распространяется в вакууме с постоянной скоростью 300 000 км/с. Это излучение сопровождает, как правило, β-распад и реже – α-распад.

γ-излучение подобно рентгеновскому, но обладает значительно большей энергией (при меньшей длине волны). γ–лучи, являясь электрически нейтральными, не отклоняются в магнитном и электрическом полях. В веществе и вакууме они распространяются прямолинейно и равномерно во все стороны от источника, не вызывая прямой ионизации, при движении в среде они выбивают электроны, передавая им часть или всю свою энергию, которые производят процесс ионизации. На 1см пробега γ-лучи образуют 1-2 пары ионов. В воздухе они проходят путь от нескольких сот метров и даже километров, в бетоне – 25 см, в свинце – до 5 см, в воде – десятки метров, а живые организмы пронизывают насквозь.

γ-лучи представляют значительную опасность для живых организмов как источник внешнего облучения.

2 Приборы определения активной кислотности (рН) продовольственных товаров

Величина рН характеризует качество большинства пищевых продуктов, этот показатель применяется для контроля биохимических процессов, происходящих при переработке и хранении пищевых продуктов. С активной кислотностью среды тесно связана жизнедеятельность микроорганизмов. Активная кислотность – концентрация свободных ионов водорода в растворе. рН определяется как отрицательный логарифм концентрации ионов водорода.

Концентрацию водородных ионов можно определить по потенциалу (потенциометрический метод), который возникает на границе различных электродов, помещенных в исследуемый раствор. При погружении электрода в раствор на границе электрод – раствор возникает электрический потенциал, так как ионы электрода переходят в раствор. Электрод (металл) заряжается положительно, а пограничный слой раствора – отрицательно.

Существует множество приборов определения активной кислотности (рН) продовольственных товаров, которые основаны на измерении электродвижущей силы элемента, состоящего из электрода сравнения с известной величиной потенциала и индикаторного электрода, потенциал которого обусловлен концентрацией ионов водорода в испытуемом растворе.

К таким приборам относятся: рН-метр, ионометр, иономер, портативные рН-метры, цифровые рН-метры и др.

Все приборы для измерения рН состоят из двух основных элементов – измерительного прибора, шкала которого градуирована в единицах рН, с устройством для автоматической компенсации температуры и устройством для настройки и калибровки прибора по буферным растворам; а также штатива с укрепленными электродами. В наиболее современных моделях портативных, цифровых рН-метрах вместо системы электродов используется один специальный ионоселективный электрод.

При помощи рН-метра измеряют разность потенциалов между двумя электродами, помещенными в раствор. Основа – электрод, потенциал которого зависит от рН. Чаще всего используют стеклянный электрод, принцип действия которого основан в том, что некоторые типы боросиликатного стекла проницаемы для ионов Н⁺ , но непроницаемы для любых других катионов или анионов. Если тонкий слой такого стекла поместить между двумя растворами с различными концентрациями ионов Н⁺ , эти ионы будут диффундировать сквозь стекло из раствора с высокой концентрацией ионов водорода в раствор с низкой концентрацией. Стеклянный электрод содержит 0,1-молярный раствор соляной кислоты в контакте со стеклом, проницаемым для Н⁺ - ионов. К измерительному прибору его присоединяют проволокой, покрытой хлоридом серебра и погруженной в соляную кислоту (рис.1).

Цепь замыкается при погружении в раствор электрода сравнения, который содержит пасту Hg/HgCl₂ в насыщенном растворе хлорида калия. Хлорид калия служит для создания контакта между Hg/HgCl₂ - полуэлементом и раствором, в котором проводят измерение.

1 – измерительный прибор; 2 – электрод сравнения; 3 – отверстие для заполнения электрода хлоридом калия; 4 – каломель (Hg/HgCl₂ в насыщенном растворе хлорида калия); 5 – кристаллы хлорида калия; 6 – пористая мембрана; 7 – раствор; 8 – стекло, проницаемое для ионов водорода; 9 – 0,1-молярный раствор соляной кислоты; 10 – серебряная проволока, покрытая хлоридом серебра; 11 – стеклянный электрод

Рисунок 1- Стеклянный электрод и электрод сравнения

Такой полуэлемент помещают в стеклянный корпус, непроницаемый для Н⁺ - ионов (его потенциал не зависит от рН). Электрический контакт между раствором хлорида калия внутри электрода сравнения и измеряемым раствором осуществляется с помощью тонкой нити или капилляра в стеклянном корпусе. Напряжение, измеряемое такой системой, является разностью потенциалов между стеклянным электродом и электродом сравнения.

Схема pH-метра проста: обычно он состоит из операционных усилителей обращения конфигурации, дающих напряжение в цепи около 17 в. Входное сопротивление прибора должно быть очень высоким — примерно от 20 до 1000 МОм, что обусловлено высоким сопротивлением зонда — стеклянного электрода, являющегося наиболее ответственным и важным элементом всех pH-метров. Инвертирующий датчик-усилитель преобразует малое напряжение зонда (0,059 вольт / pH) пропорционально единицам pH, которые затем вновь преобразуются до необходимого напряжения для активизации вольтметра, отображающего показания на шкале pH. Эти методические и схемотехнические приемы дают возможность проводить измерения ЭДС с высокой точностью вне зависимости от влияния внешних электростатических и электромагнитных помех, при любых, даже очень малых, значениях удельной электропроводности (УЭП) среды, вплоть до теоретически чистой воды. Для контроля и настройки режимов pH-метра используется пульт, соединённый с блоком электронного преобразования.

При нейтральном pH (pH = 7) напряжение на выходе датчика равно 0 вольт. 0 * 17 + 7 = 7.

При основном pH, напряжение на выходе датчика варьируется от 0 до 0,41 вольт (7 * 0,059 = 0,41). Например, pH 10 (на 3 ед. выше нейтрального), 3 * 0,059 = 0,18 вольт), выход усилителя — 0,18 * 17 + 7 = 10.

При кислотном pH, напряжение на выходе датчика колеблется от −0,41 вольт до −0. Так, например, pH 4 (3 ед. ниже нейтрального), −3 * 0,059 = −0,18 вольт, выход усилителя — −0,18 * 17 + 7 = 4.