14.1. Interacțiunea de electroni rapizi cu materia.
Pentru electroni de energie relativ redus de pierderi de energie în materialul, datorită ionizarea și excitarea electronilor legați. Acest mecanism am văzut în cazul decelerării particulelor grele încărcate. La pierderi mari de energie datorate în principal, la emisia de radiații electromagnetice într-un câmp Îmbãtrânire.
Conform teoriei electromagnetice clasice de sarcină electrică, se confruntă cu putere de accelerare emit energie
unde e0 - taxa de electroni, c - viteza de lumină în vid, și - accelerația.
Miezul de electroni câmp electric va experimenta o accelerare a
Z / m (m - masa de electroni) mult mai mult decât o particulă grea. pierderile de energie datorate radiațiilor, în conformitate cu (14.1), în acest caz, vor fi mai multe ordine de mărime mai mare decât atunci când grele particule încărcate (Z - sarcina nucleelor țintă, pentru că frânarea este în domeniul nucleului). Radiind de electroni de energie electromagnetică este încetinit. Prin urmare, această radiație este numită o frână.
radiații de protoni
3 × 10 6 ori mai mică decât accelerația de electroni și radiații de frânare pentru că, practic, nu contribuie la pierderile de energie. Pierderea grea a ionilor 09-10 octombrie până la 10 ori mai puțin.
Astfel, în timpul decelerării de electroni rapizi trebuie să fie considerată ca o pierdere de ionizare precum și radiație (bremsstrahlung). Pentru a crește bremsstrahlung este necesară pentru a crește Z. tungsten este frecvent utilizat pentru a obține fluxuri de radiații de mare putere (Z = 74). Tungsten este de asemenea rezistentă la căldură.
14.1.1.Ionizatsionnye electroni pierdere.
Teoria Bethe a fost dezvoltat ca parte a teoriei generale a inhibării particulelor încărcate. Bethe calcule mecanice cuantice au fost efectuate în 1930
Pentru particule grele încărcate la viteze nerelativiste dar vitezele mari de electroni din atom (E> 10 eV luna august)
în care Z și v - încărcare și viteza particulelor (v> v0 unde v0. - viteza de electroni în primul atom de hidrogen orbita Bohr), m - masa particulei, B - inhibare materialului coeficient, N - numărul de atomi în 1 cm3.
La viteze nerelativiste
în care - energia medie a atomului mediu excitat (găsit legături din datele experimentale). Pentru aer, de exemplu, = 80,5 eV, 150 eV pentru aluminiu. Pentru elementele de lumină (Z <15) » 11,5·Z эВ, а для более тяжёлых » 9·Z эВ.
Pentru particule grele încărcate în viteza relativist caz
Pentru electroni non-relativistic
în cazul în care e - baza logaritmului natural.
Pentru viteze de electroni relativiste
Valoarea pentru protonii și electronii nerelativiste diferă numai printr-un factor mic, stând în picioare sub logaritmul, cu toate acestea, protoni și electroni cu aceeași viteză nonrelativista va economisi energie aproximativ egal.
Electronii sunt evacuate din atomii intr-un proces numit ionizare - electroni. Acești electroni - pot provoca, de asemenea, ionizare. Endurance - electroni, numărul acestora și unghiul de emisie poate fi estimat particule ionizate de energie. Este foarte important să se protejeze așezările.
Din cauza numărului redus de masa de împrăștiere electroni care determină predeterminate pierdere de energie pentru electroni AE este mult mai mare decât pentru particule grele încărcate. imprastiere multiple de electroni crește foarte mult calea într-o grosime a materialului dat. Acest lucru complică foarte mult măsurarea pierderilor de electroni în medii condensate. Dificultățile sunt atât de mari încât am ajuns la o anumită limită pentru a calcula pierderea este aproape imposibil de energie mai mic.
electronii de repede se deplasează rectiliniu, doar ușor deviat din cauza imprastiere. De îndată ce energia este redusă, crescând partea de împrăștiere și deține distribuția Gauss a electronilor împrăștiate la colț. Prin creșterea grosimii eșantionului, distribuția Gauss devine atât de difuză. că există o - o direcție preferată și mișcarea electronilor poate fi considerată ca fiind difuză. Distribuția unghiulară încetează să se schimbe odată cu creșterea grosimii foliei.
Grosimea foliei, în care unul dintre ei este, practic, nu trece prin ea caracterizează calea efectivă a electronilor.
Eficient rula mult mai puțin decât calea adevărată, luând în considerare mai multe coliziuni. Calculul teoretic al căii efective a electronilor în condensat materie practic imposibilă (deși poate că metoda Monte Carlo).
O experimentală se constată prin inserarea folii subțiri ale materialului de testat.
Pentru caracteristici de absorbție a electronilor adesea utilizează așa-numitul „strat de jumătate de absorbție“ (stratul de electroni flux atenuantă în două) bH.
Se stabilește că, pentru fascicule de electroni de flux nemonoenergeticheskih atenuare are loc pentru legea aproape exponențial.
unde μ - coeficientul liniar de atenuare β fluxului de particule (atunci când este măsurat în x [g / cm2], apoi utilizați pm = μ / ρ - coeficientul de absorbție în masă [cm2 / g]).
14.1.2. pierderile de energie datorate radiațiilor pentru electroni rapizi (pierderi de radiații).
Ionizarea aceeași pierdere
De aceea, la energii relativ joase, pierderile prin ionizare predomină, în timp ce la ridicat - radiație (radiație electromagnetică).
Este raportul aproximativ al Bethe - Heitler, în imediata apropiere a energiei critice
(M0 c 2 „la 0,5 electroni MeV) și apoi
Acesta vă permite să găsiți Ecr
Cu cât este mai 'Z', deci la energii mai mici pierderi radiative semnificative (Z - taxa de a nucleelor tinta de atomi).
14.1.3. Plin de pierdere de energie
Pierderea de energie complet determinată de relația:
Fig. cu titlu de exemplu, pierderea de energie pentru obiectivul de plumb.
Pierderile radiativă nu apar numai din interacțiunile cu nuclee, dar cu electroni, dar aceste pierderi sunt mici.
Acest rezultat a fost obținut prin Landau și Rumer în 1983.
Ceea ce se referă la daune de radiații, la energii mai mari de 0,5 electroni MeV pentru a produce materiale de defecte de radiații unice - Fresnel pereche. calea proiectivă Orientul Mijlociu de electroni la energii de câteva MeV la câteva sute de microni la milimetri. Noi l-am luat în considerare în primele prelegeri înregistrate interacțiune secțiune transversală de electroni și P (E2) în apropierea vârfului.