геновского и гамма излучения с
веществом происходят посредством трех основных процессов: фо-
тоэлектрического поглощения (фотоэффекта), рассеяния и эффек-
та образования пар.
     
     
     18.3.1. Фотоэффект. (см. так же 14.1.1.)
     
     При фотоэффекте  рентгеновский  или гамма-квант передает
всю энергию электрону атома. При этом, если электрон получает
энергию, большую, чем энергияч связи его в атоме, то он выле-
тает из атома.  Этот электрон называется фотоэлектроном.  При
потере атомами   фотоэлектронов освободившиеся места в элект-
ронных оболочках в дальнейшем заполняются электронами с внеш-
них оболочек. Переход электронов на более близкую к ядру обо-
лочку сопровождается испусканием кванта  характреристического
излучения, которое  можно зарегистрировать, например, фотоэм-
мульсией.
     
     США патент 3 580 745: Способ и устройство для маркировки
банок в контейнере путем облучения чувствительной эммульсией.
Перед упаковкой с траспортировочной картонный контейнер,  то-
рец каждой банки покрывают чувствительной к облучению эммуль-
сией. Банки,  упакованные в контейнер облучают рентгеновскими
или гамма- лучами.  При этом, покрытие эммульсией торцы банок
облучаются через экран с прорезями,  имеющими форму  маркиро-
вочных обозначений (например цены). Таким образом, маркировка
упакованных в картонный контейнер  банок  осуществляется  без
вскрытия этого контейнера и последующей индивидуальной марки-
ровки каждой банки.
   
     При малых энергиях квантов (Е 0,5 Мэв) фотоэлектроны вы-
летают преимущественно в направлениях,  перпендикулярных нап-
равлению распространения излучения. Чем выше энергия квантов,
тем ближе  к их первоначальному направлению движение выбрасы-
ваемых фотоэлектронов.   Процесс  образования  фотоэлектронов
приводит к ионизации облучаемого вещества,  что находит боль-
шее применение для интенсификации  различных  технологических
процессов.

     А.с. 241 010: Способ получения политокарбонилфторида по-
лимиризацией тиокарбонилфторида,  отличающийся  тем,   что  с
целью упрощния   процесса и получения более чистого полимера,
полимиризацию осуществляют под действием гамма  излучения  Со
60.

     А.с. 375 295: Способ получения алтилгалогенидов германия
взаимодействия четырехгалоидного германия с триалкалгерманием
при нагревании,  отличающийся тем, что с целью увелечения вы-
хода и чистоты целевого продукта, процесс ведут при гамма об-
лучении.

     
     
     18.3.2. Рассеяние рентгеновского и гамма излучения.
     
     Различают два основных процесса рассеяния:  комптновское
или кекогерентное (камптон эффект) и корентное рассеяние.
     
     При камптон-эффекте происходит упругое  соударение  пер-
вичного кванта со свободным электроном вещества.  камптоновс-
кое рассеяние  представляет  собой  взаимодействие  кванта  с
электроном, при  котором, в отличии от фотоэффекта, квант пе-
редает электрону не всю энергию,  а только ее часть, отклоня-
ясь при  этом от своего первоначального направления в некото-
рый угол а электрон, получивший некоторое количество энергии,
начинает двигаться   под  углом к напрвлению движения рентге-
новского или гамма-кванта. В результате камптон-эффекта появ-
ляется рассеянный квант
 большей длиной волны, изменившей первоначальное направление,
и электрон отдачи (камптоновский электрон),  получивший часть
энергии кванта.  Камптоновские электроны характеризуются неп-
рерывным спектром   от ничтожномалых значений до максимальной
величины (если они выбрасываются в направлении движения кван-
та).
     
     
     18.3.3. В случае, если энергия кванта сравнима с энерги-
ей связи электрона в атоме,  происходит когерентное рассеяние
квантов. При этом, когда электромагнитная волна встречается с
электроном, последний    начинает  колебаться с частотой этой
волны и излучает:  энергию ввиде рассеянной  волны.   Энергия
кванта при   этом не изменяется.  Движение электронов в атоме
взаимосвязано, поэтому  излучение,  рассеянное одним электро-
ном, будет   интерферировать с излучением,  рассеяным другими
электронами этого же атома. Рассеянные гамма кванты несут ин-
формацию о структуре облучаемого вещества, поэтому рассеянное
излучение можно использовать для различных  измериельных  це-
лей.

     А.с. 120  675:   Способ определния угла смачивания и по-
верхностного или межфазового  натяжения  непрозрачных  систем
при высоких   температурах фотографирование контура,  которое
осуществляется в пучках мягких гамма лучей полученных от  ра-
диоактивных изотопов, например иридин, 192, тулия 170 или ев-
ропия 154 или 156.

     
     18.3.4. Эффект образования пар.
     
     При взаимодействии с атомами ядра
кванты рентгеновского и гамма  излучения  достаточно  высокой
энергии (не менее 1,02 Мэв)  вызывают одновременное появление
электронов и позитронов.  Процесс образования  электронно-по-
зитронных пар происходит в поле атомного ядра или поле элект-
рона. Позитрон существует лишь очень короткий промежуток вре-
мени; вслед     за   образованием  пары  наблюдается  явление
аннигиляции - исчезновение позитрона и какого либо  электрона
среды, сопровождаемое излучением двух квантов с энергией 0,51
Мэв.
     
     
     18.4. Взаимодействие электронов с веществом.

     Различают следующие виды взаимодествия:  упругое и неуп-
ругое рассение электронов на атомных ядрах и электроных  обо-
лочек и торможение электронов в кулоновком поле атомных ядер.
     
     
     18.4.1. Упругое рассеяние имеет место при таких столкно-
вениях, при    которых  происходят лишь изменения направления
движения сталкивающихся частиц,  тогда как их  общая  энергия
остается неизменной. Основную роль в россеянии электронов иг-
рает упругое рассеяние на атомных ядрах,  хотя электроны рас-
сеиваются и на электронах атомных оболочек.  Вследствии малой
массы электронов они отклоняются на углы от 0 градусов до 180
градусов, причем  на малые углы электроны отклоняются с боль-
шей вероятностью.  При отклонении на ьольшие  углы  электроны
несут информацию о строении вещества рассеивателя,  что может
быть использовано в различных измерительных приборах.

     США патент 3 560 742: Портативное устройство для измере-
ния обратно  рассеянного фета-излучения предназначено для эф-
фективных измерений толщины покрытия  обрабатываемой  детали.
Устройство содержит зажим для монтажа постоянного зондирующе-
го элемента.  Этот зажим является составной частью устройств,
регулирующих положение зондирующего элемента относительно об-
рабатываемой детали с тем,  чтобы они контактировали  друг  с
другом. В  другом варианте выполнения изобретения, устройство
содержит укосину,  которая фиксирована относительно обрабаты-
вающей детали.    Зажим  у укосина предназначен для удержания
зондирующего элемента в плотном контакте с поверхностью обра-
батываемой детали,  т.е. в положении измерения толщины покры-
тия нанесенного на поверхность обрабатываемой детали.
     
     18.4.2. Неупругое рассеяние элктронов происходит  в  ос-
новном в  результате их сталкивания с орбитальными электрона-
ми. При  столкновении электронов с электронами атомных оболо-
чек часть  энергии электронов передается связанному электрону
атома. В  зависимости от количества переданной энергии проис-
ходит возбуждение   или  ионизация атомов вещества.  В этом и
другом случае воздействующий электрон  теряет  свою  энергию.
Большая часть вторичных электронов обладает незначительно ки-
нетической энергией.  Процесс возбуждения сопровождается  ис-
пусканием характеристического  излучения.  Процесс неупругого
рассеяния, посколько  он сопровождается ионизацией может  ис-
пользоваться для   интенсификации  различных  технологических
процессов:

     Патент СНГ 454 752:  Способ приготовления пульпы из дре-
весной цепи путем облучения древесной щепы с последующей вар-
кой, отличающийся  тем, что с целью повышения выхода пульпы и
улучшения ее качества,  облучение щепы производят электронами
дозой не менее 1,0 Мрад.

     Патент США 3 820 015:  Устройство для измерения концент-
рации кислорода в выхлопных газах двигателей внутреннего сго-
рания, содержит  источник бетта-электронов, обладающих низким
уровнем энергии   для ионизации молекул кислорода.  Указанный
источник расположен во вторичном контуре выхлопной трубы.   В
этот контур   выхлопной газ подается с определенной скоростью
при помощи насоса постоянной производительности.   На  выходе
источника бетта-электронов   в ниспадающей части потока газов
установлена коллекторная пластина.  При этом между источником
бетта-электронов и коллекторной пластинкой поддерживается оп-
ределенная разность потенциалов,  под действием которой иони-
зированные молекулы   кислорода  отделяются от молекул других
газов и ударяются о коллекторную пластину.  Концентрация кис-
лорода выхлопных   газов определяется путем измерения заряда,
накапливающегося на коллекторной пластинке.

     
     18.4.3. Тормозное излучение.
     
     Помимо потерь  на ионизацию и возбуждение атомов вещест-
ва, электроны  могут терять свою энергию на образование  тор-
мозного излучения. Проходя вблизи атомного ядра, под действи-
ем его электрического поля электроны  испытывают  торможение.
Поэтому в соответствии с законом сохранения энергии они будут
испускать электромагнитное (тормозное) излучение. В тормозное
излучение может   преобразоваться  любая  часть  кинетической
энергии электрона вплоть до ее максимального значения. Поэто-
му энергетический   спектр  тормозного излучения непрерывный.
Примером тормозного излучения является рентгеновское  излуче-
ние возникающее   при  торможении электронов на аноде рентге-
новской трубки. Это используется в рентгеновских аппаратах.
     
     
     18.4.4. Совместные действия облучания электронами и све-
             том.

     Особенность эффекта состоит в том,  что вещество не пог-
лощает свет до облучения электронами, но в процессе облучения
или после него свет  поглощается  короткоживущими  частицами:
радикалами, возбужденными  молекулами, возбуждение или диссо-
циация которых приводит к химическим превращениям.  Например,
вещества: твердые растворы бензола и нафталина в метилцинкло-
гекоане и этаноле.
     
     
     18.5. Взаимодествие нейтронов с веществом.
     
     Нейтрон представляет собой электрически нейтральную час-
тицу с массой покоя, равной преблизительно массе покоя прото-
на, вместе  с которым они образуют ядра всех элементов.  Пос-
колько нейтрон электрически  нейтрален,   он  может  вызывать
различные ядернве реакции, в частности цепные реакции деления
тяжелых ядер (теория, урана, плутония) осуществляемые в ядер-
ных реакторах.    По кинетической энергии нейтроны делятся на
быстрые, промежуточные  и тепловые.  в  зависимости  от  этой
энергии нейтроны  по разному взаимодействуют с веществом Теп-
ловые нейтроны взаимодействуют  пратически  со  всеми  ядрами
элементов, а  в тяжелых вызывают реакцию деления. Промежуточ-
ные также поглощаются ядрами,   но  при  некоторых  значениях
энергии нейтроны хуже поглощаются ядрами, а гораздо лучше не-
упруго рассеиваются (замедляются),  теряя при этом кинетичес-
кую энергию. Особенно интенсивно быстрые нейтроны рассеивают-
ся на     водосодержащих   веществах   (замедлителях),    что
используется для   замедления  быстрых  нейтронов до тепловых
энергий в тепловых реакторах.

     Патент США 3 794 843:  Контрольно  измерительный  прибор
для определения весового содержания влаги в насыпном материа-
ле, содержит  источник излучения, облучающий влажный насыпной
материал быстрыми  нейтронами и гамма-лучами; прошедшее излу-
чение регистрируют двумя детекторами, причем первый регистри-
рует гамма-излучение, а второй тепловые нейтроны, возникающие
при замедлении быстрых нейтронов на ядрах водорода,  содержа-
щихся во  влаге насыпного материала; оба сигнала от детектора
поступают на электрическую схему,  с целью получения сигнала,
скоррелированного с   весовым  процентным содержанием влаги в
материале.

     Патент США 3 558 888: Сопособ нейтронного каротажа сква-
жин для измерения количества нефти в зоне скважин,  пробурен-
ной в земной породе,  с использованием радиоактиного  излуче-
ния, согласно  которому измеряется поперечное сечение захвата
тепловых нейтронов в буровом растворе; Величина этого сечения
определяется содержанием  воды в этой геологической формации,
а количество нефти,  содержащееся в зоне  скважин  измеряется
как функция   макроскопического  поперечного захвата тепловых
нейтронов в породе.

     Патент США 3 562 523: Способ определениясодержания оста-
точных масел в формации после подачи воды или заводнения ней-
теносоного пласта состоит в измерении рапада тепловых нейтро-
нов сначала при наличии воды, содержащейся в данной формации,
а затем после замены этой воды водой,  которая имеет  сущест-
венно отличающееся сечение захвата и которая берется из зоны,
содержащей по крайней мере, в радиусе действия регистрирующе-
го инструмента.

     
     18.5.1. При очень интенсивном облучении быстрыми нейтро-
нами различных   веществ  наблюдается  так называемые явления
нейтронного раскупания - увеличение обьема вещества,  что мо-
жет быть использовано,  например, для правки массивных метал-
личеких деталей (А.с.395147)  или в устройствах для измерения
деформации ядерного  горючего (заявка Великобритании 1359759)
(см. 2,3).
     
     
     18.6. Взаимодействие альфа-частиц с веществом.
     
     Альфа-частицы (ядра гелия 4)  состоят из двух протонов и
двух нейтронов.  Посколько альфа-частицы заряжены, то их очнь
просто ускорять   и облучать этим потоком различные вещества,
которые при этом сильно ионизируются.   Ионизированные  атомы
через какой-то    промежуток  времени  захватывают  свободные
электроны и превращаются в нейтральные,  излучая при этом ха-
рактеристическое излучение, по которому можно судить о соста-
ве исследуемого вещества.

     А.с. 223 948: Способ раздельного определения аллюминия и
кремния по   облучению пробы протоком альфа-частиц и одновре-
менной регистрации возбужденного в ней суммарного характерис-
тического излучения   аллюминия и кремния,  отличающийся тем,
что с целью увеличения чувствительной и  разрешающей  способ-
ности, сразу после прекращения облучения пробы измеряют наве-
денную активность пробы и по соотношению  измеряемых  величин
суммарного характеристического  излучения аллюминия и кремния
и наведенной активности  судят  о  концентрации  алююминия  и
кремния в пробе.

     
     18.6.1. Эффект увеличения коррзийной стойкости металлов.
     
     Если металлическую пластину облучать в течении  несколь-
ких минут альфа-частицами, то в силу короткого пробега части-
цу в веществе основная масса частиц останется  в  тонком  по-
верхностном слое отдав при этом ему всю кинетическую энергию.
Эксперементально установлено, что если после такого облучения
пластину выдержать  в атмосфере паров концентрированной соля-
ной и серной кислот,  то поверхность металла сохраняет перво-
начальную структуру и блеск.  Этот эффект можно обьяснить так
же, как  и в случае сверхнизкого трения (см.  раздел  1.3.1.)
перестройкой структуры  поверхностного слоя и удалением паров
воды.
     
     
     18.7. Радиотермолюминесценция.
     
     Если какое-либо  твердое вещество при низкой температуре
подвергнуть воздействию  электронов  рентгеновских  или  гам-
ма-лучей, то при нагреве, даже самом незначительном, вещество
начинает светиться.  Причем,  при плавном нагревании  твердых
органических веществ температура, при которой наблюдается на-
ибольшее термолюминесцеция,  совпадает с температурой  струк-
турных переходов (плавления, размягчения и т.д.). Это явление
(открытие - 168)  позволило создать новый  эффективный  метод
исследования вещества.

     А.с. 381 983:  Способ исследования структурных переходов
в органических веществах, основанный на регистрации радиотер-
молюминесценции образца,  отличающийся тем, что с целью упро-
щения процесса облучают  поверхностный  слой  образца  пучком
электронов с энергией 5-30 Кэв.

     В общих  чертах метод радиотермолюминесценции или сокра-
щенно РТД,  заключается в следующем: образец исследуемого ор-
ганического вещества  облучают при низкой температуре (77-100
градусов К)  в полной темноте. Пригодны любые источники иони-
зирующего излучения:  нейтронные, гамма, бетта-источники, ус-
корители заряженных частиц рентгеновские установки.  Мощность
дозы не играет существеной роли.  Важно только,  чтобы полная
так называемая экспозиционная доза достигала 0,1-2 Мрад.  Та-
кие дозы,    как правило не изменяют температуры структурного
перехода. Затем  образец плавно нагревают 10-20 градусов С  в
минуту. Свечение образца регистрируют с одновременной регист-
рацией температуры. Получают зависимость интенсивности РТЛ от
температуры - кривую высвечивания.  Пики,  изломы кривой,  их
высота и ширина несут информацию об  исследуемом  веществе  и
прежде всего, позволяют оценить температуру структурных пере-
ходов. Абсолютная точность определения достигает около 1 гра-
дуса (см. 15.6.)
     
     
     18.8. Эффект Мессбауэра.
     
     Суть эффекта состоит в упругом испускании или поглощении
гамма-квантов атомными ядрами связанными в твердом теле. При-
чина "упругости" процесса  (при  упругом  процессе  внутреняя
энергия тела не изменяется,  т.е. атом остается в том же сос-
тоянии), в  том,  что если атом поглотитель  (или  излучатель
входит в состав кристаллической решетки,  то перестает выпол-
няться однозначное соответствие между импульсом  гамма-кванта
и энергии  отдачи атома.  При Мессбауэровском процессе отдача
атома вообще не имеет место (не происходит возбуждение  фоно-
на), и    импульс  гамма-кванта воспринимается всей решеткой,
т.е. всем криссталлом. Благодаря этому ширина Мессбауэровских
линий поглощение и испускания очень мала (весьма острая резо-
нансная кривая); соответственно сдвиг линий очень  чувствите-
лен к параметрам,  как самого излучения, так и твердого тела.
В настоящее время на основе  этого  эффекта  проведена  масса
очень тонких физических экспериментов, весьма важных, в част-
ности, для  физики и химии твердого тела.  Малая ширина линий
поглощения и следовательно, почти фантастическая точность из-
мерений с помощью эффекта  Мессбаэура  позволило  разработать
ряд методов для технического экспресс анализа веществ, содер-
жащих Мессбауэровские ядра.

      А.с. 297 912:  Способ фазового анализа руд,  содержащих
Мессбауэровские элементы спектр которых частично перекрывают-
ся, основанные  на резонансном гамма-поглощении, отличающийся
тем, что с целью повышения эффективности измерений при анали-
зе, последовательно определяют величину эффекта Мессбауэра на
исследуемой руде  с разными источниками,  число которых равно
числу соединений в ряде и мессбауэроские спектры коороых сов-
падают со спктрами соединений в руде,  сопоставляют с резуль-
татами колибровки и по совокупности величин эффекта мессбауэ-
ра определяют содержание исследуемых соединений в руде.

     А.с. 446 007: Способ фазового анализа вещества, включаю-
щий измерение эффекта Мессбауэра по линии спектра,  соответс-
твующей исследуемой фазе и последующее определение содержания
фазы с помощью градуировочной зависимости,  отличающийся тем,
что с   целью  повышения точности и чувствительности анализа,
измеряют эффект Мессбауэра на исследуемой линии в присутствии
фильтра полного резонансового поглощения со спектром,  не пе-
рекрывающимся с линией определяемой фазы, и эффект Мессбауэра
на линии  спектра упомянутого фильтра в присутствии исследуе-
мого образца и по отношению измереных эффектов определяют со-
держание исследуемой фазы.
     
     Применение эффекта Мессбауэра для контроля железной руды
при ее магнином обогащении и использованием в качестве источ-