Лекция №9. Взаимодействие излучения с веществом

атома и ядром, посредством различных физических процессов. Характер взаимодействия зависит

от вида и энергии излучения, а также от свойств среды, в которой происходит взаимодействие.
Различают два типа взаимодействия - упругое и неупругое.
При упругом взаимодействии сумма кинетических энергий и взаимодействующих частиц не изменяется, а происходит лишь перераспределение энергии между ними.

Лекция №9. Взаимодействие излучения с веществом

как часть кинетической энергии переходит в другие формы (энергию возбуждения,

энергию разрыва связей и др.) и, в конечном счете, рассеивается в виде теплоты и длинноволнового излучения.

орбитальными электронами атомов, вызывая их ионизацию и возбуждение.
Проходя через

вещество, альфа- частица совершает десятки тысяч соударений, постепенно теряя энергию. Благодаря значительной массе α-частицы траектория ее движения в веществе практически не отклоняется от первоначального направления.

теряют свою энергию на поглощение в сравнительно тонких слоях материала

поглотителя.
Ионизационные потери альфа-частиц пропорциональны числу электронов в 1 см3 поглотителя и обратно пропорционально энергии частицы. В одном акте ионизации в воздухе -частица теряет около 35 эВ.

электронами, поэтому мало отклоняются от направления своего первоначального движения.. Обычно

пробег измеряется в единицах длины (м, см, мкм) или длины, умноженной на плотность вещества (г/см2).
Альфа-частицы, имеющие одинаковую энергию, проходят в среде до полного замедления практически одно и то же расстояние.

источника

энергии Еa

эмпирические соотношения. Так например, средний пробег в воздухе при комнатной

температуре и нормальном давлении для -частиц с энергией 2-10 МэВ связан с энергией Eα в МэВ эмпирической формулой

ионизацией. Полной ионизацией называется число пар ионов, образованных α-частицей на

всем ее пути. Удельной ионизацией называют число пар ионов, образованных частицей на единице пути.

отличается от поглощения тяжёлых заряженных частиц, что обусловлено, прежде всего,

малой массой электрона. В результате взаимодействия электронов со средой происходит потеря энергии большими порциями, в отдельных случаях до половины, а также изменение импульса при каждом столкновении, которое вызывает заметное изменение направления движения электрона.

на ионизационные и радиационные потери при рассеянии частиц.
Ионизационные потери

энергии электронами. В области низких энергий электронов (E < 1 МэВ) определяющий вклад в потери энергии дают неупругие ионизационные процессы взаимодействия с атомными электронами.

тяжелых частиц, связаны с ионизацией и возбуждением атомов поглотителя, но

вероятность взаимодействия легких частиц с веществом меньше, чем для тяжелых частиц, так как электроны имеют в два раза меньший заряд и во много раз меньшую массу (в 7000 раз) по сравнению, например с α-частицами.
При ионизации легкие частицы выбивают орбитальные электроны, которые могут производить дополнительную (вторичную) ионизацию.

среды
уменьшаются с ростом энергии
минимум при Ee ~ 1.5 МэВ
расчет

потерь по формуле Бете

энергии электрона E растут радиационные потери, которые:
а). пропорциональны Z2

б). увеличиваются с ростом энергии
(практически линейно)
г). характеризуются испусканием тормозного излучения (РФА)

через вещество используют понятия пробега заряженных частиц. Различают три вида

пробега заряженных частиц: средний, максимальный(эффективный) и экстраполированный.
Средний пробег (R(E):

защиты от заряженных частиц.
Масса электронов значительно меньше

массы тяжелых частиц, что сказывается на характере их движения в веществе. При столкновении с атомными электронами и ядрами электроны значительно отклоняются от первоначального направления движения и двигаются по извилистой траектории

толщиной вещества, измеряемой в направлении исходной скорости пучка и соответствующей

полному поглощению электронов.
Чаще всего эффективный пробег выражают не в единицах толщины поглотителя (см), а в массовых единицах - в граммах вещества, приходящегося на 1см2 поверхности поглотителя (г/см2). Соотношение между Rmax, г/см2 и L max, см определяется уравнением:
Rmax = Lmax·ρ.

максимальной энергии частиц и практически не зависит от свойств поглощающего

вещества. Так, например, Rmax выраженный в г/см2, для воздуха лишь на 10-20 % ниже, а для железа на 10-20% выше, чем для алюминия. Отсюда, зная Rmax (г/см2), в алюминии, можно для любого вещества оценить толщину слоя, необходимую для полного поглощения излучения с данной Emax

прошедших через слой вещества от толщины этого слоя, которые называются

кривыми ослабления. По кривым поглощения можно определить максимальный или экстраполированный пробег, а используя эмпирические уравнения и максимальную энергию:
при 0,15

0,8

при

выполняется экспоненциальный закон ослабления бета –излучения: