11. Сечения взаимодействия гамма-излучения. Полный коэффициент ослабления гамма-квантов. Средняя энергия ионообразования.

Полное микроскопическое сечение взаимодействия γ-излучения с веществом,

,

Макроскопические сечения взаимодействия излучения с веществом получаются из микроскопических (см²/атом) умножением на число ядер в единице объемаN. Поэтому:

• Для фотоэффекта: ;

• Для комптоновского взаимодействия: ;

• Для образования пар;

Макроскопические сечения μф, μк и μп называются линейными коэффициентами фотоэффекта комптоновского взаимодействия и образования пар соответственно.

Сумму этих парциальных макроскопических сечений называют линейным коэффициентом ослабления γ-излучения в веществе:

Объяснение:

При прохождении через вещество γ-излучение испытывает поглощение и рассеяние. Как при поглощении, так и при рассеянии γ-квант выбывает из падающего пучка в результате единичного акта. Число γ-квантов, удаляемых из пучка при прохождении поглотителя толщиной dx, пропорционально dx и числу γ-квантов N, падающих на слой dx. Таким образом, уменьшение числа γ-квантов в пучке равно –dN = μNdx.

Коэффициент пропорциональности μ, называется полным линейным коэффициентом ослабления. Как вытекает из приведенного уравнения, линейный коэффициент ослабления μ = −dN/Ndx

имеет следующий физический смысл: μ есть относительное ослабление пучка γ-лучей, приходящееся на единицу длины (пути в веществе)

Три коэффициента зависят от Z атомов вещества и энергии гамма-излучения:

Экспоненциальный закон ослабления гамма-излучения веществом для узкого пучка:

,

Где: х - толщина слоя, поглощающего вещества, μ - линейный коэффициент ослабления.

Средняя энергия ионообразования – это величина, равная отношению W = E/N, где N – среднее число пар ионов, образованных, когда начальная кинетическая энергия Е заряженных частиц полностью расходуется в газе (единица: Дж(эВ)).

Линейный коэффициент ослабления µ

Величину называют макроскопическим сечением или линейным коэффициентом ослабления излучения, где:

- коэффициент пропорциональности, представляющий вероятность рассеяния или поглощения кванта одним атомом;

n- количество атомов в единице объёма.

Линейный коэффициент ослабления µопределяет скорость убывания первичных (не рассеянных) фотонов и численно равен доле рассеивавшихся фотонов на единице пути излучения в веществе т.е.:

,

где x–толщина материала.

Линейный коэффициент ослабления зависит от энергии фотонов, плотностии порядкового номера вещества Z:

Размерность µ:см^-1.

Массовый коэффициент ослабления Σ

Величину Σ называют массовым коэффициентом ослабления. Он определяет долю рассеянных фотонов на единицу массы вещества при прохождении излучения через это вещество.

Массовый коэффициент ослабления можно вычислить по формуле:

Σ = µ / ρ, где:

µ – линейный коэффициент ослабления;

ρ– плотность вещества.

Массовый коэффициент ослабления зависит только от Z и .

Размерность Σ: .

12 Закон ослабления узкого и широкого пучка

Закон ослабления определяет число нерассеянных фотонов в пучке, проходящих через слой защиты (вещества).

Закон ослабления фотонного излучения для узкого (моноэнергетического) пучка имеет следующий вид:

, где:

• N – число нерассеянных фотонов,

• N₀ – начальное число фотонов в пучке,

• µ – линейный коэффициент ослабления,

• x – толщина слоя вещества.

Закон ослабления фотонного излучения для широкого (немоноэнергетического) пучка имеет следующий вид (излучение от точечного источника):

, где:

• N – число нерассеянных фотонов,

• N₀ – начальное число фотонов в пучке,

• Σ – массовый коэффициент ослабления,

• x – толщина слоя вещества,

• r– расстояние от источника до слоя вещества.