Лекция ИИ2 (1050247), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

2) фотоэффект. Энергия фотонов E  [1;500] кэВ. Эффект усиливается с ростом энергии кванта. Преобладает при h > A_и.

h = A_и + Е_кин

При фотоэффекте часть энергии первичных фотонов преобразуется в кинетическую энергию электронов, вылетевших из атомов при поглощении первичного фотона. Благодаря достаточно большой энергии первичного кванта происходит вырывание электрона с глубоких орбиталей. Оставшаяся часть энергии – в энергию характеристического излучения, которое выделяется при занятии места вылетевшего электрона менее связанным электроном с внешних орбиталей. Для дозиметрии роль характеристического излучения незначительна.

3) Эффект Комптона. h > A_и; эффект преобладает при Е  1 МэВ. Это рассеяние фотона атомными электронами. В результате фотон отклоняется от первоначального направления с потерей энергии. При потере энергии, много большей энергии связи электронов в атоме, фотоны рассеиваются на «покоящихся» электронах – эффект Комптона (см. Введение §2). Энергия фотона преобразуется в кинетическую энергию электронов и энергию рассеянных фотонов.

h = h’ + Е_кин

 = ’ -  = ₀(1-cos),

 - угол между падающим излучением и рассеянным электроном; ₀=h/mc = 0.024 Ǻ – комптоновская длина волны.

4) образование пар электрон – позитрон. Процесс преобладает при Е = (>1; 50) МэВ. Для образования пары необходимо, чтобы энергия первичного фотона была больше удвоенной энергии покоя электрона 2m_ec². При соударении фотона с заряженной частицей Х (обычно некоторое ядро) вместо первичного фотона образуется электрон-позитронная пара.

 + Х  Х + e^- + e⁺.

Позитрон, замедлившись, взаимодействует с одним из электронов среды. В результате образуются два (реже три) фотона аннигиляционного излучения с суммарной энергией 2m_ec².

e^- + e⁺ 2 .

Таким образом, энергия первичных фотонов преобразуется в кинетическую энергию ионизированных частиц (e^- и e⁺) и в энергию аннигиляционного излучения.

Из всего сказанного можно сделать вывод, что в первичных актах взаимодействия излучения с веществом часть энергии преобразуется в кинетическую энергию образующихся частиц, часть – в энергию вторичного излучения. Т.е. первичные процессы взаимодействия приводят к последующим вторичным процессам, как, например, ионизированные атомы могут излучать характеристический спектр, возбужденные атомы могут стать источниками видимого света (рентгенолюминесценция) и т.п. Для дозиметрии особенно существенна та часть энергии фотонов, которая преобразуется в кинетическую энергию заряженных частиц.

Рентгенолюминесценция возникает при облучении люминофоров рентгеновскими или -лучами. Это явление используют для создания специальных экранов для визуального наблюдения РИ, для усиления действия РИ на фотопластинку.

В результате взаимодействия с веществом плотность потока фотонов первичного моноэнергетического излучения (интенсивность) ослабляется и составляет на глубине х ослабляющей среды

_x = ₀exp(-x),

где ₀ – плотность потока на поверхности среды со стороны входа излучения (х=0); для расходящегося пучка фотонов от точечного источника

_x = ₀·{f²/(f+x)²}·exp(-x),

где f – расстояние от источника до поверхности среды;  - линейный коэффициент ослабления, см^-1.  зависит от энергии фотонов и состава ослабляющей среды.

 = _когер +  +  + ,

здесь  - линейный коэффициент фотопоглощения;  - линейный коэффициент комптоновского взаимодействия;  - линейный коэффициент эффекта образования пар.

По физическому смыслу  = 1/·(d/dx), и d/ - доля частиц, испытавших взаимодействие на расстоянии dx.

Используется также понятие массового коэффициента ослабления потока излучения _m, и тогда

,

где  - плотность поглотителя, x – толщина поглощающего слоя.

Поглощенная энергия в облучаемой среде определяется той энергией, которую передают веществу электроны, порожденные первичными фотонами:

1) в результате упругих столкновений е^- с атомами и молекулами среды;

2) в результате неупругих столкновений – ионизация некоторых молекул и атомов;

3) в результате неупругих столкновений – возбуждение атомов и молекул среды;

4) энергия тормозного излучения.

1 Напомним, что 1 Зв = 1 Гр = 100 бэр  87,7 Р; 1 Р  11,4 мЗв.

2 Личные данные авторов

Характеристики

Список файлов лекций