1.5. Взаимодействие излучений с веществом

При изучении взаимодействия используют следующие величины:

1) Линейный коэффициент ослабления излучения μ_л, выражающий вероятность взаимодействия излучения с веществом при прохождении в нем пути в 1 см:

μ _л = (см^-1), где

N – число частиц (квантов) излучения, dN – число частиц (квантов) излучения, испытавших

взаимодействие с веществом,

dl – длина пути частиц (квантов) в веществе.

2) Массовый коэффициент ослабления излучения μ_m, выражающий вероятность взаимодействия излучения с единицей массы вещества, приходящегося на площадь в 1 см²:

_m = ^л (см²/г), где ρ – плотность вещества (г/см³)

3) длина пробега R – глубина, на которую проникает частица (квант) в вещество от точки входа до точки полной остановки;

4) длина пути L – полное расстояние, пройденное частицей (квантом) в веществе от точки входа до точки полной остановки (L ≥ R);

5) линейная плотность ионизации – это число пар ионов, образуемых частицей (квантом) на единице пути.

6) энергия на ионизацию одного атома воздуха E_ион ≈ 34 эВ;

1.5.1. Взаимодействие альфа-излучений с веществом

Взаимодействие альфа-излучений с веществом проявляется во взаимном отталкивании с положительно заряженными ядрами и притяжении с отрицательно заряженными электронами атомов.

При этом, первое взаимодействие не играет существенной роли, так как ядер в веществе по сравнению с громадным количеством электронов сравнительно немного. Таким образом, кинетическая энергия α – частиц при их прохождении через вещество тратится главным образом на возбуждение и ионизацию атомов и диссоциацию молекул.

α – частица, обладая зарядом в -2e, образует при движении ЭМ-поле, которое:

- взаимодействуя с внешними, слабо связанными с ядром электронами, ускоряют их и переводят на более высокий энергетический уровень (возбуждая атом) или вырывают их из атома (ионизирют его), сообщая электронам атома (которые называют дельта-электронами) значительную энергию порядка 200 эВ – 4 кэВ, за счет которой они производят вторичную ионизацию среды (60-80% от всего объема ионизации);

- взаимодействуя с ядрами атомов, способно выбить их со своих мест в веществе, вследствие чего эти, так называемые ядра отдачи, производят дополнительную ионизацию среды.

Имея большую массу, α – частицы при взаимодействии со встречными атомами практически не меняют направления своего движения, и создаваемая ими ионизация носит колонный характер. Когда α – частица израсходует всю свою кинетическую энергию, то превращается в нейтральный атом гелия, присоединив к себе 2 электрона.

И з рисунка видно, что:

- ионизирующая способность α – частиц разных энергий (E₁, E₂) одинакова;

- длина пробега R тем больше, чем больше начальная энергия E частицы;

- в конце пробега, когда ско-рость частицы минимальная, ли-нейная плотность ионизации до-стигает макс. величины порядка 65000 пар ионов / см при средней величине примерно 30000 пар ионов / см.

Рис. 10. График линейной плотности ионизации альфа-частиц