Interacțiunea radiațiilor cu materia
procesele Radiation-chimice inițiate de radiație corpusculară și de fotoni de energie înaltă. La trecerea prin intermediul acestor radiații produce ionizare și excitație sale. Distinge direct radiație ionizantă (particule încărcate) și ionizante indirect (radiația de fotoni, neutroni). În principiu, razele gamma sunt capabile de a provoca în mod direct de ionizare. Cu toate acestea, acestea sunt menționate la radiații ionizante indirect, deoarece numărul de acte de ionizare directă este neglijabilă în comparație cu numărul de evenimente de ionizare cauzate de electroni secundari.
2. 1. Particulele încărcate
particule încărcate - alfa și radiație beta de dezintegrare radioactivă, iar electronii accelerați și ionii încărcați pozitiv (.. Protonii, deutronilor, fragmente incarcate de uraniu de fisiune, ionii multiplica accelerate ale elementelor, etc.) își pierd energia în mediu datorită interacțiunii electromagnetice cu molecule cochilii electronice (mecanism primar), ceea ce duce la ionizare și excitare a acestora, precum și interacțiunea cu câmpul Coulomb de nuclee și electroni la care frânarea este inițiată prin radiografii. Prin urmare, pierderile de energie în aceste canale și numita radiație de ionizare.
Pentru grele nonrelativista încărcat de particule pierdere de energie medie de ionizare pe unitatea de lungime a căii descrisă de formula Bethe:
în care: E - energia cinetică inițială a particulei, x - coordonate în direcția de mișcare a particulelor; z și e - sarcina particulei și respectiv electron, m - electroni masa de repaus, Vo - viteza inițială a particulei, Z - numărul atomic mediu A - mediu de masă atomică - densitate medie, - numărul de Avogadro, I - potențial mediu de excitație ( media geometrică a tuturor excitație și ionizare potențiale molecule medii). Formula (2 1) este valabil atunci când E< numit, respectiv, numărul de frânare și de densitate medie electronic. Pentru electroni non-relativiste accelerată pierdere medie de ionizare poate fi descrisă prin formula Bethe după cum urmează: Analiza formulei Bethe conduce la două concluzii importante: 2) la aceeași energie de electroni și parametrul grele particule încărcate (- dE / dx) ion pentru electroni este mult mai mică decât pentru particule grele, iar adâncimea de penetrare în materialul respectiv, este mult mai mare. Numeroase experimente au arătat că Bethe formula reflectă în mod adecvat natura pierderii de energie a particulelor încărcate pe ionizare și poate fi utilizat pentru calculul cantitativ. Pierderile de energie ale grele particule încărcate bremsstrahlung (pierderi de radiații) este mică în comparație cu pierderile de ionizare. În cazul în care raportul dintre electroni la pierderea de radiații de ionizare este: în care: E - energia initiala a electronilor, MeV; Z - numărul atomic al mediului. Pentru ionizate pierderile de electroni sunt proporționale cu pătratul numărului atomic Z și este aproape proporțională cu energia inițială E. La energii mari, pierderile de radiații predomină. Odată cu scăderea energiei joacă un rol importantă pierdere ionizitsionnye. La o anumită energie, numită valoarea critică (E). ionizare și radiații pierderile pe cale de unitate sunt comparabile. Energia critică depinde de natura substanței. De exemplu, hidrogenul este de 500 MeV și pentru plumb - doar 11 MeV. Plin de pierdere de energie pe unitatea de cale a unei particule încărcate este egală cu suma pierderilor de ionizare și de radiații: Fragmentele de uraniu de fisiune și ioni grei accelerate (cum ar fi ionii de carbon și xenon t. D.) au sarcină diferite și sunt caracterizate de mase mari. Pentru a descrie pierderile de energie prin aceste particule formula Bethe nu este aplicabilă. Fragmentele de fisiune și ionii accelerate își pierd energia pentru ionizare și excitare de coliziuni elastice cu nucleele atomilor. Contribuția relativă a acestor procese este diferit pentru diferite energii și de încărcare a particulelor. Penetrante fragmentul de material va capta electroni și încărcătura va scădea. Ca urmare, pierderile de energie sunt reduse la ionizare și excitație. În același timp, pierderile de energie crește în ciocnirile elastice. fragment Mișcarea termină coliziune directă cu mediul de bază în cazul în care există un transfer relativ mare de energie. Pentru a descrie pierderea completă de înaltă energie particule încărcate energie răsadurile în mediu folosind termenul „capacitatea de frânare a unei substanțe“. Capacitatea de frânare liniară a unei substanțe S - este raportul dintre media dEsr energie. pierdut de particula în materialul în contact cu ele pe o lungime dl unitate de calea: Mass puterea de material de oprire (S /) este raportul dintre capacitatea de frânare liniară a unei substanțe la densitatea substanței: S / = (1 /) (dEsr / dl) (2. 8) Figura 2.1. Dependența puterii de oprire în masă din energia particulelor încărcate În general, dependența S / din energia particule încărcate este prezentată în Fig. 2. 1. Soare complot descris de Bethe și caracterizată printr-o predominanță a pierderilor de ionizare. Dependența de segmentul AB (capătul căii) este determinată de mediu de captare de electroni și DM zona - efectul de polarizare.
1) Setarea (- dE / dx creșteri) de ioni brusc odată cu scăderea vitezei particulelor,