100

50

0

0,1 0,5 1 2 5 10 50

Енергія г-променів ( Мев )

Зворотний процес анігіляція электрон-позитронової пари є джерелом гамма-випромінювання.

Для характеристики ослаблення гамма-випромінювання в речовині зазвичай користуються коефіцієнтом поглинання, який показує, на якій товщині Х поглинача інтенсивність I0 падаючого пучка гамма-випромінювання ослабляється в е разів:

I=I0e-м0x

Тут м0 – лінійний коефіцієнт поглинання гамма-випромінювання. Іноді вводять масовий коефіцієнт поглинання, рівний відношенню м0 до щільності поглинача.

Експоненціальний закон ослаблення гамма-випромінювання справедливий для вузького напряму пучка гамма-променів, коли будь-який процес, як поглинання, так і розсіяння, виводить гамма-випромінювання з складу первинного пучка. Проте при високих енергіях процес проходження гамма-випромінювання через речовину значно ускладнюється. Вторинні електрони і позитрони володіють великою енергією і тому можуть, у свою чергу, створювати гамма-випромінювання завдяки процесам гальмування і анигіляції. Таким чином в речовині виникає ряд поколінь вторинного гамма-випромінювання, що чергуються, електронів і позитронів, тобто відбувається розвиток каскадної зливи. Число вторинних частинок в такій зливі спочатку зростає з товщиною, досягаючи максимуму. Проте потім процеси поглинання починають переважати над процесами розмноження частинок і злива затухає. Здатність гамма-випромінювання розвивати зливи залежить від співвідношення між його енергією і так званою критичною енергією, після якої злива в даній речовині практично втрачає здатність розвиватися.

Для зміни енергії гамма-випромінювання в эксперементальній фізиці застосовуються гамма-спектрометри різних типів, засновані переважно на вимірюванні енергії вторинних електронів. Основні типи спектрометрів гамма-випромінювання: магнітні, сцинтиляционні, напівпровідникові, кристал-дифракційні.

Вивчення спектрів ядерних гамма-випромінювань дає важливу інформацію про структуру ядер. Спостереження ефектів, пов'язаних з впливом зовнішнього середовища на властивості ядерного гамма-випромінювання, використовується для вивчення властивостей твердих тіл.

Гамма-випромінювання знаходить застосування в техніці, наприклад для виявлення дефектів в металевих деталях – гамма-дефектоскопія. У радіаційній хімії гамма-випромінювання застосовується для ініціації хімічних перетворень, наприклад процесів полімеризації. Гамма-випромінювання використовується в харчовій промисловості для стерилізації продуктів харчування. Основними джерелами гамма-випромінювання служать природні і штучні радіоактивні ізотопи, а також електронні прискорювачі.

Дія на організм гамма-випромінювання подібно до дії інших видів іонізуючих випромінювань. Гамма-випромінювання може викликати променеве ураження організму, аж до його загибелі. Характер впливу гамма-випромінювання залежить від енергії г-квантів і просторових особливостей опромінювання, наприклад, зовнішнє або внутрішнє. Відносна біологічна ефективність гамма-випромінювання складає 0,7-0,9. У виробничих умовах (хронічна дія в малих дозах) відносна біологічна ефективність гамма-випромінювання прийнята рівною 1. Гамма-випромінювання використовується в медицині для лікування пухлин, для стерилізації приміщень, апаратури і лікарських препаратів. Гамма-випромінювання застосовують також для отримання мутацій з подальшим відбором господарський-корисних форм. Так виводять високопродуктивні сорти мікроорганізмів (наприклад, для отримання антибіотиків ) і рослин.

Сучасні можливості променевої теропії розширилися в першу чергу за рахунок засобів і методів дистанційної гамма-теропії. Успіхи дистанційної гамма-теропії досягнуті в результаті великої роботи в області використання могутніх штучних радіоактивних джерел гамма-випромінювання (кобальт-60, цезій-137), а також нових гамма-препаратів.

Велике значення дистанційної гамма-теропії пояснюється також порівняльною доступністю і зручностями використання гамма-апаратів. Останні, так само як і рентгенівські, конструюють для статичного і рухомого опромінювання. За допомогою рухомого опромінювання прагнуть створити велику дозу в пухлині при розосередженому опромінюванні здорових тканин. Здійснені конструктивні удосконалення гамма-апаратів, направлені на зменшення півтіні, поліпшення гомогенізації полий, використання фільтрів жалюзі і пошуки додаткових можливостей захисту.

Використання ядерних випромінювань в рослинництві відкрило нові, широкі можливості для зміни обміну речовин у сільськогосподарських рослин, підвищення їх врожайності, прискорення розвитку і поліпшення якості.

В результаті перших досліджень радіобіологів було встановлено, що іонізуюча радіація – могутній чинник дії на зростання, розвиток і обмін речовин живих організмів. Під впливом гамма-випромінювання у рослин, тварин або мікроорганізмів міняється злагоджений обмін речовин, прискорюється або сповільнюється (залежно від дози) перебіг фізіологічних процесів, спостерігаються зрушення в зростанні, розвитку, формуванні урожаю.

Слід особливо відзначити, що при гамма-випромінювання в насіння не потрапляють радіоактивні речовини. Опромінене насіння, як і вирощений з них урожай, нерадіоактивні. Оптимальні дози опромінювання тільки прискорюють нормальні процеси, що відбуваються в рослині, і тому абсолютно необосновані які-небудь побоювання і застереження проти використання в їжу урожаю, отриманого з насіння, що піддавалося передпосівному опромінюванню.

Іонізуючі випромінювання почали використовувати для підвищення термінів зберігання сільськогосподарських продуктів і для знищення різних комах-шкідників. Наприклад, якщо зерно перед завантаженням в елеватор пропустити через бункер, де встановлено могутнє джерело радіації, то можливість розмноження комах-шкідників буде виключена і зерно зможе зберігатися тривалий час без яких-небудь втрат. Само зерно як живильний продукт не міняється при таких дозах опромінювання. Вживання його для корму чотирьох поколінь експериментальних тварин не викликало яких би то не було відхилень в зростанні, здібності до розмноження і інших патологічних відхилень від норми.

Взаємодія з речовиною

Гамма-промені мають найбільшу проникність з усіх видів радіоактивності. Відповідно, від них найважче захиститися. Взаємодія фотонів великих енергій з речовиною слабка. Поглинаючись чи розсіюючись в речовині, гамма-промені передають велику енергію зарядженим частинкам, які відповідають за народження великого числа радіаційних дефектів. Існує три види взаємодії гамма-квантів з речовиною: , і народження електрон-позитронних пар.

Явище фотоефекту залежить від взаємодії електромагнітної хвилі з в складі атомів. Велика енергія, а, отже, частота, гамма-квантів призводить до зменшення ефективності такої взаємодії, оскільки електрони стають надто , щоб реагувати на швидкі зміни хвилі. Тому фотоефект, який є основним типом взаємодії гамма-квантів малих