29. Взаимодействие альфа-частиц с веществом. Понятие об ионизационных потерях.

Α-частицы, проходя через слой вещества, взаимодействуют с атомными ядрами и электронами.

Упругое рассеяние α-частиц на ядрах атомов вещества маловероятно, т.к. масса ядра значительно больше массы частицы, ядро и α-частицы имеют одинаковый (положительный) электрический заряд. В процессе упругого столкновения α-частицы с ядром она отклоняется на малый угол. Таким образом, путь α-частицы в веществе (среде) практически прямолинеен.

При неупругом рассеянии энергия α-частицы передается атомным электронам. Получив эту энергию, атомы вещества возбуждаются или ионизируются. И в том, и в другом случае потери энергии частицы называются ионизационными. Если концентрация электронов в веществе равна n_e, то потери энергии частицы (ионизационные потери) в результате ее взаимодействия со всеми встречающимися на ее пути электронами будут определяться величиной -(dE/dx)_ион – уменьшением энергии частицы на единице пути. Ионизационные потери характеризуются величиной средней потери энергии на единице пути.

Эти потери пропорциональны энергии частицы Еα, концентрации электронов в веществе n_e и обратно пропорциональны скорости движения частицы V

-(dE/dx)_ион=E_α²*n_e/ V_α²

Потери энергии сильно зависят от скорости частицы - они тем больше, чем меньше скорость частицы.

Таким образом, при каждом акте ионизации α-частица выбивает из атома один или несколько электронов. Наиболее быстрые из этих электронов способны создавать вторичную ионизацию, в результате которой вторичные электроны можно зарегистрировать с помощью приборов

30. Взаимодействие гамма-излучений с веществом. Понятие о фотоэффекте, комптоновском рассеянии и образовании пар "электрон-позитрон" в кулоновском поле ядра.

Гамма- и рентгеновское излучения представляют собой электромагнитные волны. Рентгеновское излучение возникает при взаимодействии заряженных частиц с атомами вещества, а гамма-излучение испускается при переходе атомных ядер из возбужденных состояний в состояние с меньшей энергией. Длина волны гамма-излучения обычно менее 0,2 нм. Для этих видов излучения не существует понятий пробега, потерь энергии на единицу пути.

Гамма-лучи, проходя через вещество, взаимодействуют как с электронами, так и с ядрами атомов среды (вещества). В результате взаимодействия интенсивность лучей уменьшается. Для однородного вещества ослабление лучей происходит по экспоненциальному закону I=I₀*e^-kx

I₀ - начальная интенсивность лучей; k - линейный коэффициент ослабления.

Поглощение гамма-квантов веществом обусловлено в основном тремя процессами: фотоэффектом, комптоновским рассеянием и образованием в кулоновском поле ядра электрон-позитронных пар.

Фотоэффект: E_{гамма-кв}=Е_св.ат (энергия гамма-кванта=энергии связи атома) - поглощение гамма-кванта атомным электроном, при котором электрон покидает пределы атома.

Комптоновское рассеяние: E_{гамма-кв}>Е_св.ат - гамма-квант отдает часть своей энергии свободному электрону, после гамма-кв рассеивается и продолж. излуч. на большей длине волны.

Образование пары… :E_{гамма-кв}>1.02МэВ - наряду с фотоэффектом и комптоновским рассеянием происходит уничтожение гамма-квантов за счет образования электронно-позитронных пар (e^- и е⁺). может произойти только в присутствии третьего тела (частицы), которыми могут быть в веществе электрон или ядро.