Условия протекания термоядерных реакций Высокие температуры, =>, большие энергии сталкивающихся ядер, необходимы для преодоления электростатических сил отталкивания одноименно заряженных частиц и сближения ядер на расстояния порядка действия ядерных сил Плазма Для каждого состояния любого вещества характерен определенный интервал температур. При очень высоких температурах атомы и молекулы нейтрального газа теряют часть своих электронов и становятся положительными ионами. Когда температура достигает 10 4
о С , то газ уже представляет собой плазму. Плазма – четвертое состояние вещества . Токамак – тороидальная камера с магнитными катушками Международный экспериментальный термоядерный реактор ИТЭР Термоядерный реактор будет построен в Кадараше (Франция) и введен в эксплуатацию примерно в 2016 году. Именно ТОКАМАК должен стать основой первого в мире экспериментального термоядерного реактора. Проблема управляемого термоядерного синтеза настолько сложна, что самостоятельно с ней не справится ни одна страна. Поэтому мировое сообщество избрало самый оптимальный путь - создание проекта международного термоядерного экспериментального реактора - ИТЭР, в котором на сегодня участвуют, кроме России, США, Евросоюз, Япония, Китай и Южная Корея . Энергия, которая выделяется при термоядерных реакциях в несколько раз превышает энергию, выделяющуюся в цепных ядерных реакциях Синтез 4 г гелия Сгорание 2 вагонов каменного угля = Управляемые термоядерные реакции Чтобы использовать термоядерную энергию в мирных целях, необходимо научиться проводить управляемые термоядерные реакции. Одна из основных трудностей в осуществлении таких реакций заключается в том, чтобы удержать внутри установки высокотемпературную плазму. Термоядерные реакторы могут быть построены 1. на основе систем с магнитным удержанием плазмы, в которых нагрев и удержание плазмы осуществляется магнитным полем при относительно низком давлении и высокой температуре.
1. Источники рентгеновского излучения.2. Тормозное рентгеновское излучение.3. Характеристическое рентгеновское излучение. Закон Мозли.4. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом. Закон ослабления.5. Физические основы использования рентгеновского излучения в медицине.6. Основные понятия и формулы.7. Задачи.Рентгеновское излучение - электромагнитные волны с длиной волны от 100 до 10-3 нм. На шкале электромагнитных волн рентгеновское излучение занимает область между УФ-излучением и γ-излучением. Рентгеновское излучение (Х-лучи) открыты в 1895 г. К. Рентгеном, который в 1901 г. стал первым Нобелевским лауреатом по физике.32.1. Источники рентгеновского излученияЕстественными источниками рентгеновского излучения являются некоторые радиоактивные изотопы (например, 55Fe). Искусственными источниками мощного рентгеновского излучения являются рентгеновские трубки .Устройство рентгеновской трубкиРентгеновская трубка представляет собой вакуумированную стеклянную колбу с двумя электродами: анодом А и катодом К, между которыми создается высокое напряжение U (1-500 кВ). Катод представляет собой спираль, нагреваемую электрическим током. Электроны, испущенные нагретым катодом (термоэлектронная эмиссия), разгоняются электрическим полем до больших скоростей (для этого и нужно высокое напряжение) и попадают на анод трубки. При взаимодействии этих электронов с веществом анода возникают два вида рентгеновского излучения: тормозное и характеристическое.Рабочая поверхность анода расположена под некоторым углом к направлению электронного пучка, для того чтобы создать требуемое направление рентгеновских лучей.В рентгеновское излучение превращается примерно 1 % кинетической энергии электронов. Остальная часть энергии выделяется в виде тепла. Поэтому рабочая поверхность анода выполняется из тугоплавкого материала.32.2. Тормозное рентгеновское излучениеЭлектрон, движущийся в некоторой среде, теряет свою скорость. При этом возникает отрицательное ускорение. Согласно теории Максвелла, любое ускоренное движение заряженной частицы сопровождается электромагнитным излучением. Излучение, возникающее при торможении электрона в веществе анода, называют тормозным рентгеновским излучением.Свойства тормозного излучения определяются следующими факторами.1. Излучение испускается отдельными квантами, энергии которых связаны с частотой формулой (26.10)где ν - частота, λ - длина волны.2. Все электроны, достигающие анода, имеют одинаковую кинетическую энергию, равную работе электрического поля между анодом и катодом:где е - заряд электрона, U - ускоряющее напряжение.3. Кинетическая энергия электрона частично передается веществу и идет на его нагревание (Q), а частично расходуется на создание рентгеновского кванта:4. Соотношение между Q и hvслучайно.В силу последнего свойства (4) кванты, порожденные различными электронами, имеют различные частоты и длины волн. Поэтому спектр тормозного рентгеновского излучения является сплошным. Типичный видспектральной плотности потока рентгеновского излучения (Φλ = άΦ/άλ) Спектр тормозного рентгеновского излученияСо стороны длинных волн спектр ограничен длиной волны 100 нм, которая является границей рентгеновского излучения. Со стороны коротких волн спектр ограничен длиной волны λmin. Согласно формуле (32.2)минимальной длине волны соответствует случай Q = 0 (кинетическая энергия электрона полностью переходит в энергию кванта):Расчеты показывают, что поток (Φ) тормозного рентгеновского излучения прямо пропорционален квадрату напряжения U междуанодом и катодом, силе тока I в трубке и атомному номеру Z вещества анода:Спектры тормозного рентгеновского излучения при различных напряжениях, различных температурах катода и различных веществах анода показаны на рис. 32.3.Рис. 32.3. Спектр тормозного рентгеновского излучения (Φλ):а - при различном напряжении U в трубке; б - при различной температуре Tкатода; в - при различных веществах анода отличающихся параметром ZПри увеличении анодного напряжения значение λmin смещается в сторону коротких длин волн. Одновременно возрастает и высота спектральной кривой .При увеличении температуры катода возрастает эмиссия электронов. Соответственно увеличивается и ток I в трубке. Высота спектральной кривой увеличивается, но спектральный состав излучения не изменяется .При изменении материала анода высота спектральной кривой изменяется пропорционально атомному номеру Z
0,0(0 оценок)
Полный доступ
Позволит учиться лучше и быстрее. Неограниченный доступ к базе и ответам от экспертов и ai-bota
Оформи подписку
