Ионизирующее излучение и его взаимодействие с веществом
Взаимодействие гамма-излучения с веществом (ч2)
Весенний семестр 2026 г.
Взаимодействие фотонов с веществом
Фотоэлектри- |
|
Рассеяние |
|
Образование |
|
Фотоядерные |
ческий эффект |
|
|
e- - е+ пар |
|
реакции |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Свободными |
|
Связанными |
|
В поле |
|
В поле |
электронами |
|
электронами |
|
ядра |
|
электрона |
|
|
|
|
|
|
|
Комптоновское Когерентное Некогерентное (Рэлеевское)
Томсоновское
2
Схема образования e- - e+ пар и триплетов
|
|
|
|
До взаимодействия |
После взаимодействия |
• |
Сохранение энергии |
|
|
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
g
В кулоновском поле ядра: образование Пары
До взаимодействия |
После взаимодействия |
В кулоновском поле электрона: |
g |
|
образование Триплета |
||
|
3
Атомарное сечение образования пар и триплетов
Атомарные сечения образования пар и триплетов, б/атом
Энергетический порог:
Пары
Триплеты
Ядро |
Z |
E*, МэВ |
C |
6 |
38.5 |
Al |
13 |
29.8 |
Fe |
26 |
23.6 |
Pb |
82 |
16.1 |
4
Аннигиляция позитронов
Свободный e- : |
• |
Сохранение энергии |
|
• |
Сохранение импульса |
- наиболее вероятно |
|
|
~ |
менее вероятно |
|
Связанный e- : |
|
|
- наиболее вероятно |
|
|
~ в раз менее вероятно |
||
Образование позитрония: |
|
|
- наиболее вероятно |
с |
|
~ |
менее вероятно |
с |
= 0.511 МэВ
Остановившийся 
5
Взаимодействие фотонов с веществом
Фотоэлектри- |
|
Рассеяние |
|
Образование |
|
Фотоядерные |
ческий эффект |
|
|
e- - е+ пар |
|
реакции |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Свободными |
|
Связанными |
|
В поле |
|
В поле |
электронами |
|
электронами |
|
ядра |
|
электрона |
|
|
|
|
|
|
|
Комптоновское Когерентное Некогерентное (Рэлеевское)
Томсоновское
6
Фотоядерные реакции
Прямое взаимодействие высокоэнергетического фотона с атомным ядром –
«ядерный фотоэффект»
|
Фотоядерные реакции = (γ, n) + (γ, 2n) + (γ, p) + (γ, f) + (γ, γ)+… |
||
• |
Пороговые |
Фотонейтроны |
|
• |
Механизм при Е < 30 МэВ: |
||
|
|||
Гигантский дипольный резонанс
full-width-at-half-maximum – ширина на полувысоте
7
Параметры гигантского резонанса по -реакции
Ядро |
Энергетический |
Центр пика |
Ширина пика |
, mb ( / , %) |
|
порог (Sn) |
|
|
(FWHM) |
||
|
|
|
|
||
2H |
2.23 |
4.5 |
18.1 |
2.5 |
|
9Be |
1.67 |
21.2 |
8 |
2.96 |
|
12C |
18.7 |
23.4 |
4 |
13.1 (5.9) |
|
27Al |
13.1 |
21.4 |
11 |
14.9 (3.9) |
|
63Cu |
10.9 |
16.6 |
6 |
78.6 (2.0) |
|
208Pb |
7.4 |
13.3 |
> 5 |
641 (2.7) |
|
|
|
|
|
|
|
8
Гигантский дипольный резонанс
• Наблюдается на всех ядрах, кроме
• Сечение растет с увеличением A |
12C |
||
|
|
|
|
|
• |
Основные каналы распада – |
|
• |
испускание p и n |
|
В тяжелых ядрах (A > 200) имеется |
|
9 |
|
канал деления (γ, f) |
|
|
Сумма эффектов |
= + + |
10