2.5.2 Взаимодействие с веществом  - излучения

-частицы сильно взаимодействуют с различными веществами, т. е. легко поглощаются ими (табл. 3.1). Тонкий лист бумаги или слой воздуха толщиной несколько сантиметров достаточны для того, чтобы полностью поглотить -частицы.

Таблица 1. Пробег -частиц ²¹⁴Ро (Е_=7,69 МэВ) в различных веществах

Вещество	Средний пробег, мг/см2
Воздух	8,5
Слюда	10,1
Алюминий	11,0
Медь	16,3
Золото	27,0

При прохождении через вещество -частицы почти полностью отдают свою энергию в результате электростатического взаимодействия с электронами оболочек атомов.

Энергия -частиц идет на ионизацию и возбуждение атомов поглощающей среды (ионизационные потери). Этот процесс может рассматриваться как упругое столкновение -частицы с электронами, при котором -частица теряет часть своей энергии.

Поток -частиц - это сильно ионизирующее излучение.

Энергия образования одной пары ионов в воздухе составляет около 35 эВ, так что при прохождении -частицы с энергией Е_=4,2 МэВ (²³⁸U) до момента ее поглощения образуется около 10⁵ пар ионов. В конце пробега, когда энергия а-частицы уменьшается и становится недостаточной, чтобы производить ионизацию, она, присоединив к себе два электрона, превращается в атом гелия.

Соударения с электронами практически не изменяют траекторию движения тяжелой -частицы (масса равна 4 а.е.м.), поэтому можно считать, что она движется практически прямолинейно.

Подобно -частицам. взаимодействуют с веществом протоны и тяжелые ионы.

2.5.3 Взаимодействие с веществом - излучения

-частицы - это электроны (или позитроны), испускаемые ядрами радонуклидов при -распаде. -частицы обладают сплошным энергетическим спектром.

В зависимости от энергии б-частиц различают:

• мягкое -излучение (нескольких десятков кэВ);

• жесткое -излучение (до нескольких единиц МэВ).

Вероятность взаимодействия -частиц с веществом меньше, чем для -частиц, так как -частицы имеют в два раза меньший заряд и приблизительно в 7300 раз меньшую массу.

Удельная ионизация для -частицы составляет 4 - 8 пар ионов на 1 мм пути, т.е. пробег -частиц намного больше пробега -частиц с той же энергией. Максимальные пробеги -частиц с энергией 1 МэВ составляет в воздухе около 4 м, в воде - 4,4 м, в алюминии - 2 мм.

При взаимодействии -частиц с электронами атомов массы соударяемых частиц можно считать одинаковыми, поэтому -частицы при столкновении отклоняются гораздо сильнее, в результате чего при торможении траектория движения -частиц имеет вид ломаной линии.

Скорость -частиц сравнима со скоростью света.

Взаимодействие электронов и позитронов с веществом качественно одинаково и складывается из трех основных процессов:

• упругого рассеяния на атомных ядрах;

• рассеяния на орбитальных электронах;

• неупругих столкновений с атомным ядром.

Упругое рассеяние -частиц происходит в основном на ядрах, но могут также происходить и на атомных оболочках. Вследствие малой массы, -частицы могут отклоняться на большие углы. Чем меньше энергия -частиц, тем больше (в среднем) отклонение, которое она испытывает. Поэтому при радиометрических измерениях неюбходимо учитывать эффект обратного рассеяния, который может привести к увеличению счета.

Рассеяние -частиц на орбитальных электронах среды является наиболее важным процессом для регистрации -частиц. Потерянная при столкновении энергия -частицы передается орбитальному электрону, что ведет к возбуждению или ионизации атома.

При ионизации -частицы выбивают орбитальные электроны, которые могут производить вторичную ионизацию. Полная ионизация равна сумме первичной и вторичной ионизации. На 1 мкм пути в веществе -частица создает несколько сотен пар ионов.

При неупругом столкновении электронов с ядрами атомов происходит торможение электронов в поле ядра. Уменьшение энергии электронов в результате торможения приводит к испусканию тормозного рентгеновского излучения.

Потери энергии тем больше, чем больше энергия -частицы и атомный номер элемента поглотителя. Поэтому для снижения тормозного излучения защиту для -источников выполняют из материалов с малым атомным номером - алюминий, органическое стекло и др.

В случае применения тяжелых материалов возникает тормозное (вторичное) излучение, которое является рентгеновским и обладает большой проникающей способностью.