История создания и развития ядерной индустрии Элементарные частицы Измерение заряда электрона Ионизирующие излучения Теория рассеяния альфа-частиц Ядерные реакции

Ионизирующие излучения и их взаимодействие с веществом

В 1853 г. французский физик Антуан-Филибер Массон заметил, что высоковольтный разряд между электродами в стеклянной трубке, содержащей газ при очень низком давлении, порождает красноватое свечение (такие трубки явились первыми предшественниками современных неоновых трубок). Когда другие экспериментаторы принялись откачивать газ из трубки до большего разрежения, свечение начало распадаться на сложную последовательность отдельных светящихся слоев, цвет которых зависел от типа газа в трубке. Английский физик и химик Уильям Крукс с помощью усовершенствованного вакуумного насоса достиг довольно большого разрежения и обнаружил, что свечение исчезло, а стенки стеклянной трубки флуоресцируют зеленоватым светом. При этом оказалось, что лучи выходят из отрицательного электрода (помещенный внутрь трубки крестообразный предмет отбрасывал тень на противоположную стенку), и что лучи состоят из некоторой субстанции и несут отрицательный электрический заряд (ударяясь о лопасти легкого колесика, лучи приводили его во вращение, а пучок лучей отклонялся магнитом в сторону, соответствующую отрицательному заряду). В 1878 г. Крукс предложил гипотезу о том, что флуоресценцию вызывают лучи, ударяющиеся о стеклянные стенки. Так как отрицательный электрод называется катодом, испускаемое стенками излучение получило название катодных лучей. (У.Крукс в 1886 первым высказал мысль о неодинаковости атомов одного и того же элемента, т.е. предсказал явление изотопии).

Замечание. Интересно, что У.Крукс открыл таллий (1861) и гелий (1895, вместе с У.Рамзаем), а также обнаружил сцинтилляции и создал прибор для их наблюдения. Энергетический баланс предприятий Эл. баланс предприятий устанавливает соответствие между суммарной подведенной энергией и суммарной полезной энергией и потерями.

Немецкий физик Филипп фон Ленард показал, что катодные лучи могут проникать сквозь окошко в трубке, затянутое тонкой алюминиевой фольгой, и ионизовать воздух в непосредственной близости от окошка. Загадка разрешилась позднее, в 1897 г., когда английский физик Дж.Дж. Томсон установил природу частиц в катодных лучах. Он не только открыл электрон, но и измерил отношение e/m заряда электрона к массе.

В 1893 немецкий физиолог и физик Герман фон Гельмгольц предсказал, что излучение, подобное свету, но с достаточно короткой длиной волны, могло бы проникать в твердые материалы. В то время такое излучение не было известно. Немецкий физик Вильгельм-Конрад Рентген (ректор Вюрцбургского университета) в 1894 приступил к экспериментальным исследованиям электрического разряда в стеклянных вакуумных трубках. Сначала он повторил некоторые из более ранних экспериментов, в частности показав, что исходящие из окошка Ленарда катодные лучи (тогда еще неизвестные) вызывают флуоресценцию экрана, покрытого цианоплатинитом бария. Однажды (8.11.1895) Рентген, чтобы облегчить наблюдения, затемнил комнату и обернул трубку Крукса (без окошка Ленарда) плотной непрозрачной черной бумагой. К своему удивлению, он увидел на стоявшем неподалеку экране, покрытом платиносинеродистым барием, полосу флуоресценции. Флуоресценция появлялась всякий раз, когда он включал трубку, так что источником излучения являлась именно трубка, а не какая-нибудь другая часть цепи. Экран флуоресцировал на расстоянии двух метров от трубки, что намного превосходило возможности короткодействующих катодных лучей. Следующие семь недель он провел, исследуя явление, которое он назвал икс-лучами (т.е. неизвестными лучами). Тень, которую отбрасывал на флуоресцирующий экран проводник от индукционной катушки, создававшей необходимое для разряда высокое напряжение, навела Рентгена на мысль об исследовании проникающей способности Х-лучей в различных материалах. Он обнаружил, что Х-лучи могут проникать почти во все предметы на различную глубину, зависящую от толщины предмета и плотности вещества. Держа небольшой свинцовый диск между разрядной трубкой и экраном, Рентген заметил, что свинец непроницаем для икс-лучей, и тут сделал поразительное открытие: кости его руки отбрасывали на экран более темную тень, окруженную более светлой тенью от мягких тканей. Вскоре он обнаружил, что икс-лучи вызывают не только свечение экрана, покрытого платиносинеродистым барием, но и потемнение фотопластинок (после проявления) в тех местах, где икс-лучи попадают на фотоэмульсию. Так Рентген стал первым в мире радиологом. В честь него икс-лучи стали называть рентгеновскими лучами. Широкую известность приобрела выполненная Рентгеном в рентгеновских лучах фотография (рентгенограмма) кисти жены. На ней, как на негативе, отчетливо видны кости (белые, так как более плотная костная ткань задерживает икс-лучи, не давая им попасть на фотопластинку) на фоне более темного изображения мягких тканей (задерживающих икс-лучи в меньшей степени) и белые полоски от колец на пальцах. Медики сразу осознали значение рентгеновского излучения для диагностики. Рентген стал первым (1901 г.) лауреатом Нобелевской премии по физике.

История развития радиохимии тесно переплетена с историей радиоактивности

Проводившиеся в период с 1905 по 1912 исследования продуктов распада урана, тория и актиния (RdTh, MsTh1, MsTh2, RaA, RaE, AcB и др.) привели в 1913 к обнаружению изотопов и явления изотопии у радиоактивных элементов Начиная с 1932 ядерные реакции осуществляют в основном с помощью нейтронов.

Особенно это направление усилилось после открытия Э.Ферми явления замедления нейтронов в веществе.

Немецкий физик Макс фон Лауэ высказал предположение, что коротковолновый характер рентгеновского излучения можно было бы доказать, используя в качестве дифракционной решетки регулярно расположенные атомы в кристалле.


На главную