٥ ВЦ б

<Я_Т Кв (Я + Я_г)^а +٠ ЖВ_Т & + #٢) ’

(75.3)

Анализ формулы (75.3) показывает, что при равной мощно­сти, рассеиваемой в термисторе, чувствительность будет тем выше, чем больше сопротивление плеча по сравнению с со­противлением термистора /?٢.

ДОЗИМЕТРИЯ ТОРМОЗНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОЙ ЭНЕРГИИ

§ ٢6. Особенности дозиметрии высокоэнергетического фотонного излучения

До сих пор, когда речь шла о фотонном излучении, мы име­ли в виду излучение с энергией не выше нескольких мегаэлектрош вольт. В этой главе мы рассмотрим принципы измерения излу­чения с энергией фотонов в десятки и сотни мегаэлектрон-вольт. Такое излучение генерируется в ускорителях в результате тор­можения ускоренных заряженных частиц. Особенности взаимо­действия фотонов высоких энергий с веществом определяют и особенности измерения поля высокоэнергетического излучения. Основной эффект взаимодействия в рассматриваемой области энергии ٠—образование электрон-позитронных пар. Образованные электроны и позитроны обладают столь высокими энергиями, что потери энергии при прохождении их через вещество на тормозное излучение играют решающую роль. Наряду с образованием пар происходит обратный процесс — аннигиляция электронов и пози­тронов, приводящая к образованию фотонного излучения.

Образование пар, с одной стороны, их аннигиляция и возник­новение тормозного излучения — с другой, создают благоприят­ные условия для образования лавины излучения. На рис. 68 схе­матически показан этот процесс. Фотон в первом взаимодействии преобразуется в пару электрон — позитрон. Электрон и пози­трон, обладая достаточно высокой энергией, значительную часть 234

Рис. 68. Схема образования лавины излучения

которого каждые последующие фотоны и заряженные частицы об- ладают меньшими энергиями, чем предыдущие. Это приводит в

конце концов к затуханию лавины по двум причинам: энергия за- ряженных частиц становится столь малой, что преобладают иони- зационные потери, и вероятность образования пар из фотонов тор-

мозного излучения уменьшается.

Из рассмотренной схемы ясно, что лавинообразное нараста- ние потока фотонов и заряженных частиц должно быть тем су- щественнее, чем толще слой вещества, в котором происходит преобразование энергии. Минимальная толщина поглотителя, необходимая для возникновения лавины, определяется энергией излучения и веществом поглотителя.

Как и в области низких энергий фотонов, в данном случае можно рассматривать преобразование энергии первичного излу- чения в кинетическую энергию заряженных частиц и в энергию фотонного излучения. Однако до сих пор мы полагали, что кине- тическая энергия заряженных частиц полностью передается сре- де и определяет собой поглощенную энергию. Такое предполо- жение справедливо до тех пор, пока радиационными потерями электронов можно пренебречь. В этом случае коэффициент пере- дачи энергии характеризует ту часть энергии излучения, которая фактически поглощена веществом. Для фотонов высоких энергий коэффициент передачи не определяет поглощенной энергии, по- скольку часть энергии электронов и позитронов преобразуется в энергию тормозного излучения. Для целей дозиметрии важна энергия излучения, которая фактически оставлена в среде. Для фотонов низких энергий она приближенно равна кинетической энергии электронов, освобожденных в элементарных актах взаи- модействия фотонов с веществом. Для фотонов высоких энергий только часть кинетической энергии заряженных частиц фактиче- ски будет оставлена в среде.

По аналогии с фотонным излучением низкой энергии коэффи- циент ослабления излучения можно представить в виде суммы

двух коэффициентов

|1=Н^٥Н٠Р'5О٠

(76.1)

235

где Hl и Н2 — коэффициенты ослабления, соответствующие энергиям Еу 1 и £?2.

эзч отсутствует, если при равной ин- тенсивности равны ионизационные токи. Полагая, что для /1=/₂ ионизационный ток i'i = i'₂, из соотношений (77.2) нахо- дим толщину насадки Хо, обеспечиваю- тую компенсацию эзч:

Xo = ln(si/s₂)/(prp,₂)٠ (77.3)

Формула (77.3) определяет необходи- мую толщину насадки только для двух

определенных энергий излучения. Можно построить зависимость Хо от энергии - квантов и выбрать такое значение толщины на- садки, которое обеспечивает наименьшую погрешность из-за эзч в заданном диапазоне энергий. Все величины в формуле (77.3) зависят от энергии у-излучения. Коэффициенты الإ и 2عإ определи- ются сечением взаимодействия квантов с атомами вещества стен- ки, и их энергетическая зависимость хорошо известна. Что же ка- сается чувствительности S, то ее вычисление связано с определен- ными трудностями. Принципы вычисления величины S основаны на следующем.

Пусть ٧£)ام)—средняя доля энергии кванта Еу, расходуе- мая на ионизационные потери в единичном столкновении؛ дру- гими словами, £(£?) есть та доля энергии кванта, которая оп- ределяется ионизационными потерями заряженных частиц (элек тронов и позитронов), образованных в единичном акте СТОЛКНО' вения у-кванта с атомами поглощающей среды. Если р —линей- ный коэффициент ослабления ^-излучения в материале стенки, то средний путь между двумя столкновениями будет 1/р. Тогда F(Ey)[i(Ey) —средняя доля энергии, теряемая на ионизацию од- ним у-квантом на единице пути, средняя энергия, расходуемая на ионизацию всеми - квантами на пути от у до y+dy вдоль на- правления распространения излучения с интенсивностью /, будет равна

d(AEz) =F (Еу) ц (Еу) I exp (—py) dy. (77.4)

Средняя поглощенная энергия в единице объема стенки около полости

5. ٠(جح)/، ٢ لت2ع۵

d—R٠

Отсюда для чувствительности можно получить

s(Ej)=٠٢ ٦=٢ f(/X£٦)exp [—^(Ef)y]dy. (77.6)

d—Rv

238