2. Поглощение бета частиц
Кривая потерь (передачи) Transmission curve для бета частиц, испускаемых радиоизотопным источником, отличается значительно от показанной на рис. 2-13 (для моноэнергичных электронов), что обусловлено непрерывным распределением энергии. "Мягкие" или бета частицы с низкой энергией быстро поглощаются даже в малых толщинах поглотителя, что видно по начальному наклонному участку кривой ослабления очень хорошо. Для большинства бета спектров кривая может иметь форму близкую к экспоненциальной и поэтому почти линейна на полулогарифмическом графике, изображенном на рис. 2-15. Это экспоненциальное поведение - только эмпирическое приближение и не имеет фундаментальной базы, как это есть для экспоненциального ослабления гамма - излучения [см. формулу (2-20)]. Коэффициент поглощения n иногда определяется так:
(2-14)
Рис 2-14 График пробег-энергия для электронов в йодиде кремния и натрия. Если для пробега используются единицы массовой толщины (расстояние умноженное на плотность), то, как показано, значения энергии электронов схожи, даже для материалов с сильно отличающимися физическими свойствами или атомным номером. (Данные от Mukoyama.15)
где I0 = значение интенсивности (скорости счета) rate без поглотителя
I = значение интенсивности с поглотителем
t = толщина поглотителя в г/см2
Коэффициент n хорошо кореллирует с конечным значением endpoint энергии испускания бета-частиц для заданного поглощающего материала. Эту зависимость изображают как на рис. 2-16 для алюминия. С помощью такого рода данных измерения ослабления могут использоваться, чтобы косвенно определить indirectly endpoint energies конечное значение энергии у неизвестных бета-излучателей, хотя прямые измерения энергии больше распространены.
3. Обратное рассеяние
Факт, что электроны часто подвергаются большим угловым отклонениям по отношению к их траектории, объясняется явлением обратного рассеяния. Электрон, входящий в одну поверхность поглотителя, может подвергнуться отклонению таким образом, что он отлетит
Рис. 2-15 Кривая потерь (передачи) Transmission curve для бета частиц от источника 185W ( с конечной энергией 0.43 Мэв). (От Baltakmens.16)
от поверхности, на которую он падал. Эти обратно-рассеянные электроны не передают всю свою энергию поглощающей среде и поэтому могут существенно влиять на ответный сигнал детекторов, разработанных, чтобы измерять энергию падающих электронов. Электроны, претерпевающие обратное рассеяние во «входном окне» или мертвом слое детектора не регистрируются вообще.
Обратное рассеяние наиболее значимо для электронов с низкой начальной энергией и поглотителей с высоким атомным номером. Рис. 2-17 показывает долю моноэнергичных электронов, которые претерпевают обратное рассеяние при попадании на поверхности различных поглотителей. Дополнительные данные для материалов, обычно используемых в детектроах электронов, приведены в таблице 10-1.
Обратное рассеяние может также влиять на определение выхода (коэффициента вторичной эмиссии) yield из радиоизотопного источника бета-частиц или конверсионных электронов. Если источник расположен на толстой подложке, первоначально испущенные электроны, которые попадут в эту подложку, могут претерпеть обратное рассеяние и вылететь из поверхности источника.
Рис. 2-16 Коэффициент поглощения n бета-частицы в алюминии как функция конечной энергии endpoint energy Em, средней энергии Eav, и E' = 0.5 (Em, + Eav) различных бета источников. (От Baltakmens.17)
Рис. 2-17 Значения η электронов, которые претерпели обратное рассеяние от толстых слоев различных материалов, как функция начальной энергии E. (От Tabata и al.18)
C. Взаимодействие Позитронов
Кулоновские силы, служащие основным механизм потери энергии для электронов и тяжелых заряженных частиц, имеют место быть для положительного или для отрицательного заряда частиц. Независимо от сил притяжения или отталкивания между налетающей частицей и орбитальным электроном, передача импульса и энергии для частиц равной массы - одинаковая. Поэтому, траектории позитронов в поглотителе аналогичны траекториям отрицательных электронов, и их удельные энергетические потери и пробег будут такие-же, при равных начальных энергиях.
Позитроны значительно отличаются тем, что в конце траектории происходит аннигиляция, описанная в Главе 1. Поскольку возниуающие фотоны по 0.511 МэВ имеют высокую проникающую способность по сравнению с пробегом позитрона, они могут привести к передаче энергии, далекой от основной траектроии позитрона.