1. Коэффициенты ослабления
Если мы снова представим эксперимент по передаче энергии как на рис. 2-21, где моноэнергичное гамма-излучение коллимируются в узкий пучек и попадает на детектор после прохождения через поглотитель переменной толщины, то результом будет обычное экспоненциальное ослабление гамма-излучения, что показано также на рис. 2-21. Каждый из процессов взаимодействия убирает фотон гамма-излучения из пучка либо за счет поглощения, либо за счет рассеяния в сторону от направления к детектору, что можно охарактеризовать постоянной вероятностью появления этих эффектов на единицу длины пути в поглотителе. Сумма этих вероятностей - это просто вероятность на единицу длины пути того, что фотон гамма-излучения выбыл из потока:
μ = τ (фотоэффекта) + σ (Комптоновского рассеяния) + κ (образование пар) (2-19)
и это называют линейным коэффициентом ослабления. В этом случае, число провзаимодействоваших фотонов I вычисляется исходя из числа фотонов попавших на детектор без поглотителя I0 из соотношения:
(2-20).
Рис. 2-21 Экспоненциальная кривая ослабления для гамма-излучения измеренная при условиях с "хорошей геометрией".
Фотоны гамма-излучения можно также охарактеризовать значением их длины свободного пробега λ, определяемом как среднее расстояние в поглотителе, пройденном до взаимодействия. Его значение может быть получена из:
(2-21).
То есть это просто аналог линейного коэффициента ослабления. Типичные значени λ колеблются от нескольких мм до десятков см в твердых телах при основных энергиях гамма-излучения.
Использование линейного коэффициента ослабления ограничено фактом, что он меняется в зависимости от плотности поглотителя, даже если материал поглотителя одинаков. Поэтому, намного более широко используется массовый коэффициент ослабления, который определен как:
(2-22)
где ρ - плотность среды. Для заданной энергии гамма-излучения массовый коэффициент ослабления не менятся от физического состояния поглотителя. Например, он будет тем же самым для воды, независимо, представлена ли она в виде жидкости или пара. Массовый коэффициент ослабления в составном веществе или смеси элементов можно вычислить из соотношения:
(2-23)
где wi представляет собой вес элемента i в составе или смеси wi. factors represent the weight fraction of element i in the compound or mixture.
2. Массовая толщина поглотителя
С учетом массового коэффициента ослабления закон ослабления для гамма-излучения принимает вид:
(2-24)
множитель ρt, называемый массовая толщина поглотителя, является теперь важным параметром, который определяет степень ослабления. Единицы массовой толщины исторически введены как мг/cм2, и это соотношение используется в этом тексте. Толщина поглотителей, используемых при радиационных измерениях, часто измеряется в массовой, а не физической толщине, потому что этот параметр - более фундаментальная физическая величина.
Массовая толщина – также оказывается полезной, при рассмотрении энергетических потерь заряженных частиц и быстрых электронов. Для материалов поглотителя с одинаковым соотношением нейтронов/протонов частица, проходя через поглотители такой же массовой толщины, будет взаимодействовать примерно с таким же числом электронов. Поэтому, энергия торможения stopping power и пробег, если они выражены в единицах ρt, будут примерно те же самые, что и для материалов, которые не сильно отличаются по Z.