Ионизирующими называют излучения, взаимодействие которых с веществом приводит к образованию электрически заряженных частиц

Рассмотрим эту проблему более подробно и начнем со строения атома вещества.

Атом вещества включает в себя ядро и электронную оболочку. Ядро атома состоит из элементарных частиц, основными из которых являются протон и нейтрон. Протон – это материальная частица вещества, имеющая массу 1,00676 атомных единиц массы (ат.ед.м.), положительно заряженная Величина заряда протона равна величине заряда электрона.

Нейтрон – элементарная частица вещества, имеющая массу 1,008665 ат.ед.м. и не обладающая электрическим зарядом.

Масса ядра складывается из суммы масс протонов и нейтронов.

Заряд ядра равен сумме зарядов протонов.

Протон и нейтрон являются одной ядерной частицей, переходящей из протона в нейтрон и обратно и находящейся в различном энергетическом состоянии. При отщеплении от нейтрона электрона нейтрон превращается в протон.

Внутри ядра имеются три разновидности сил, обеспечивающих устойчивость ядра:

1.Ядерные силы, обеспечивающие сильное взаимодействие –сила притягивания не зависит от заряда ядра и действует между соседними частицами; с увеличением между ними расстояния эти силы быстро падают.

2.Слабое взаимодействие, которое примерно в 1 млн. раз слабее первого.

3.Электрические силы, подчиняющиеся закону Кулона и обеспечивающие силу отталкивания между протонами в ядре.

Вокруг ядра имеется электронная оболочка, состоящая из элементарных частиц, имеющих отрицательный заряд электронов. Они расположены слоями, удаленными на различные расстояния от ядра. Электроны удерживаются на орбите силами притяжения между положительно заряженным ядром и отрицательно заряженными электронами.

Атом является электрически нейтральным. Электроны движутся по орбитам, не теряя энергии.

Каждый атом обладает определенным, присущим только ему, уровнем энергетического состояния. При получении атомом избытка энергии извне, один из электронов переходит на более удаленную орбиту, которая называется возбужденной. При этом энергетическое состояние атома становится неустойчивым, и он стремится вернуться в свое исходное состояние путем возврата электрона на первоначальную орбиту. Этот переход электрона сопровождается испусканием порции энергии в виде электромагнитных излучений. Переход электронов на ближайших орбитах приводит к испусканию квантов энергии, соответствующих рентгеновскому излучению.

В ряде случаев может происходить отрыв электрона от атома. Атом, лишенный электрона, приобретает положительный заряд.

Оторвавшийся электрон может существовать в виде свободного электрона. Он может соединиться с другим атомом и передать ему свойства отрицательно заряженной частицы или, присоединяясь кположительно заряженной частице, придать ей нейтральный заряд,

Процесс образования из нейтрального атома двух и более заряженных часиц носит название ионизации. Обратный процесс, образование нейтрального атома из двух ионов называется рекомбинацией.

Ядра атомов состоят, в основном, из протонов и нейтронов; число протонов совпадает с порядковым номером элемента в периодической системе и называется атомным номером.

Между протонами и нейтронами в ядре действуют ядерные силы взаимодействия, обеспечивающие устойчивость ядра, и, для того, чтобы отделить от ядра хотя бы один нуклон, надо приложить значительную энергию.

Ядра атомов обладают определенным энергетическим состоянием, называемым нормальным (основным). Состояние, при котором ядро обладает избытком энергии по отношению к основному, называется возбужденным. Ядра атомов могут прийти в возбужденное состояние при поглощении энергии, сообщенной извне. В основное состояние ядро приходит, испуская избыток энергии в виде ее кванта.

С ростом числа протонов в ядре силы отталкивания значительно увеличиваются, вследствие чего ядро может быть неустойчивым, способным к спонтанным превращениям. На устойчивость ядра влияет соотношение между числом протонов и нейтронов, которое у наиболее устойчивых ядер колеблется от 1 до 1,6 (нейтрон/протон). Ядра с избытком или недостатком нейтронов (< 1 и >1,6) претерпевают превращения, в процессе которых либо распадаются на части, либо испускают элементарные частицы, превращаясь в ядра новых элементов. Это и есть, как уже указывалось, радиоактивность.

Таким образом, ионизирующие излучения, по своей физической сути- это потоки элементарных частиц или частиц энергии (фотонов), которые возникают при спонтанных превращениях ядер атомов.