Прохождение излучения сквозь вещество

Корпускулярное и электромагнитное излучения, испускаемые атомным ядром, мог>т быть обнаружены только по их взаимодействию с веществом. Эти излучения взаимодействуют преимущественно с электронами атомов. При этом происходит возбуждение и ионизация атомов. Взаимодействие излучения с атомными ядрами используют для обнаружения незаряженных нейтронов, не способных к ионизирующим действием, поскольку при упругих столкновениях нейтронов с ядрами водорода образуются протоны отдачи, которые легко регистрируются.

Параметры взаимодействия излучений со средой

Энергия излучения, переданная веществу, — разность между суммарной энергией всех заряженных и незаряженных частиц (без учёта энергии покоя), входящих в данный объём вещества, и суммарной энергией всех частиц, выходящих из этого объёма, плюс изменение энергий, связанное с массой покоя частиц при ядерных превращениях, происходящих в объёме.

Сечение взаимодействия ионизирующих частиц — вероятность взаимодействия ионизирующих частиц с одним атомом, электроном, ядром атома или всеми атомами (электронами, ядрами), находящимися в данном объёме вещества. Размерность [см2], единица измерения эффективного сечения — барн (i барн

'24 см2 =ю~28м2).

Вероятность взаимодействия характеризуется площадью поперечного сечения такой воображаемой сферы, условно приписываемой бомбардируемой частице (атому, электрону, ядру), проходя через которую бомбардирующие частицы участвуют в реакциях или процессах взаимодействия определенного типа с бомбардируемой частицей. Это сечение взаимодействия называют парциальным.

Полное сечение взагъмодействия — сумма всех сечений взаимодействия ионизирующих частиц данного вида, соответствующих различнъш процессам или реакциям: о =?а»[см2].

Сечения взаимодействия <т„ отнесённые к одному атому, электрону или ядру атома, называют микроскопическими, а отнесённые ко всем атомам (электронам, ядрам атомов), находящимся в единице объёма вещества (т. е. к концентрации С частиц-мишеней), - макроскопическими: = о, С.

Например, если микроскопическое сечение взаимодействия для одного электронао э, или одного атома, то макроскопические сечения взаимодействия ?i, см*1: ?i = о* р Z2 (Na/A); =о р C(Na/A), где р плотность вещества; Na = 6,022-102з — постоянная Авогадро (число молекул в моле вещества); Z2 атомный номер элемента, составляющее вещество, с которым взаимодействует электрон; А — атомная масса вещества. Линейный коэффициент ослабления — полное макроскопическое сечение взаимодействия косвенно ионизирующих частиц

где п - концентрация атомов поглотителя в единице объёма, а - полное эффективное сечение ослабления излучения.

Линейный коэффициент ослабления характеризует относительное уменьшение интенсивности узкого пучка излучения при прохождении слоя поглотителя единичной толщины.

Размерность [см1]

Массовый коэффициент ослабления характеризует уменьшение интенсивности электромагнитного ионизирующего излучения в единице массы вещества:

Введение массовых коэффициентов оказывается удобным, т.к. они не зависят от агрегатного состояния вещества. Так, например, цт имеет одинаковое значение для воды, водяного пара и льда. Кроме того, отпадает необходимость в определении коэффициентов ослабления излучения для всех известных сейчас веществ. Это возможно потому, что поглощение и рассеяние осуществляется в основном внутренними электронами атомов, состояние которых не зависит от того, в состав какого вещества входит атом того или иного элемента. По этой причине в справочных таблицах обычно приводятся значения массовых коэффициентов ослабления цт для атомов различных элементов и для различных энергий излучения.

Слой половинного ослабления излучения - толщина слоя вещества, ослабляющего пучок мононаправленного излучения в два раза: А,/2=1п2/р=о,693/у. Длина релаксации - толщина de слоя вещества, ослабляющего пучок мононаправленного излучения в е раз (е — основание натуральных логарифмов): de = А1/2./0,693=1/11.

Линейный коэффициент передачи энергии ptr - отношение доли энергий d(o/o) косвенно ионизирующего излучения (исключая энергию покоя частиц), преобразованная в кинетическую энергию заряженных частиц при прохождении пути dl в веществе, к длине этого пити:

Линейный коэффициент передачи энергии излучения определяет долю энергии излучения, переданную электронам и позитронам в слое вещества.

Массовый коэффициент передачи энергии ptr.m, выражается через линейный: ptr,m = ptr/ р . где р - плотность вещества.

Линейный коэффициент поглощения энергии Цт - произведение линейного коэффициента передачи энергии ytr> на разность между единицей и долей g энергии вторичных заряженных частиц, переходящей в тормозное излучение в данном веществе:

Массовый коэффициент поглощения энергии реп,™ выражается через линейный коэффициент:

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >