Разное / Всякое / Физика темы 1-52 расширенный курс / 47.Закон ослабления гамма- и рентгеновских лучей

47.Закон ослабления гамма- и рентгеновских лучей. Линейный и массовый коэффициенты ослабления. Слой половинного ослабления; определение этой величины на практике (лабораторная работа). Зависимость коэффициента ослабления от энергии (жесткости) излучения и от положения элемента в системе Менделеева. Физические принципы защиты от рентгеновского и гамма- излучений.

ЗАКОН ОСЛАБЛЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ (ЗАКОН БУГЕРА)Проникающая способность рентгеновских и гамма-лучей количественно описывается законом Бугера:

1 = 10-ехр (—µх),

где 10 — интенсивность падающего излучения; I — интенсивность излучения после прохождения слоя вещества толщи­ной х. Видно, что эта формула отличается от закона Бугера для света только обозначением коэффициента µ, в случае ионизирующего излучения он называется коэффициентом ос­лабления. Этот коэффициент зависит, во-первых, от рода веществам чем тяжелее элемент (точнее, чем он дальше к концу периодической системы), тем коэффициент ослабления больше. Во-вторых, [µ очень сильно зависит от рода и энергии излучения. Видно, что вначале коэффициент ослабления очень сильно падает (за счет быстрого уменьшения по­глощения), затем уменьшается, но не так сильно — это об­ласть преобладания рассеяния, и, наконец, при очень высо­ких энергиях начинает расти за счет образования электронно-позитронных пар.

В медицинской практике мощность ионизирующих излучений обычно характеризуют не интенсивностью I, а так на­зываемой мощностью дозы Р. Но величины Р и I пропорциональны друг другу, поэтому закон Бугера можно написать и так:

Р = Ро-ехр (—µх),

где Ро — мощность дозы падающего излучения; Р—мощ­ность дозы излучения, прошедшего слой вещества толщиной «X».

Наряду с коэффициентом ослабления µ часто пользуются другой константой, называемой слой половинного ослабления. Это толщина вещества, которая ослабляет мощность до­зы вдвое. Его обычно обозначают d0,5. Повторив рассуждения, сделанные для периода полураспада, легко показать, что µ = 0,693/ d0,5, закон Бугера можно написать в такой форме: Р = Ро*ехр (0,693 х/ d0,5).

Применяя понятие слоя половинного ослабления, можно наглядно представить, как изменяется поток излучения при прохождении через вещество. После одного слоя половинного ослабления поток убывет вдвое; после двух слоев — в 4 раза; после трех — в 8 раз и т. д..

3ная величину слоя половинного ослабления в стандарт­ном веществе (например в алюминии), можно сравнивать качество (жесткость) разных излучений. Чем d0,5 больше, тем более жестким является излучение. Это практически удобно, т. к. слой половинного ослабления легко можно оп­ределить любым дозиметрическим прибором, если имеется набор пластинок разной толщины.

В ряде случаев поглощающий слой вещества удобнее характеризовать не толщиной, а величиной массы, приходящейся на единицу площади (m/S). Пусть имеется пластинка площадью S и толщиной х. Объем такой пластинки будет равен S-x, а масса m = p*S*x,

где р— Плотность поглощающего материала. Отсюда х= µ/p*m/S и далее: P=P0*exp(-µ/p*m/S)

Величину µ/p = µ масс называют массовым коэффициен­том ослабления. Нередко пользоваться им более удобно, чем линейным коэффициентом µ, потому что значения -массовых коэффициентов ослабления в разных веществах гораздо меньше отличаются друг от друга.