Тормозная способность
Тормозная способность S — это средняя энергия, теряемая заряженной частицей на единице своего пути, измеряется в единицах кэВ/мкм. Тормозная способность является свойством поглощающего вещества и показывает насколько теряется энергия заряженной частицей в поглотителе.
Чем больше S, тем лучше действует материал в качестве защиты.
Так как ионизационные и радиационные потери зависят от кулоновских сил, то S прямо пропорциональна заряду взаимодействующих частиц и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними, т.е. S зависит от заряда и атомного номера Z поглотителя, а фактор обратного квадрата расстояния учитывается по среднему расстоянию между атомами поглотителя. Отсюда следует зависимость S от плотности вещества поглотителя.
Низкоэнергетические (медленные) частицы в большей степени подвержены влиянию кулоновских сил, соответственно и потери энергии у них будут большими, поэтому S растет при уменьшении энергии частиц. Изменения величины S в зависимости от энергии, заряда частиц и атомного номера поглотителя показаны на рис. 2.2. У α-частиц (Z=2) S больше, чем у β-частиц (Z=1), а для свинца (Z=82) S больше, чем для алюминия (Z= 13) при данной энергии. Так как S зависит от плотности ρ поглощающего вещества, то в практических целях пользуются массовой тормозной способностью, т.е. тормозной способностью на единицу плотности S/r. Тогда, например, ледяная вода и пар будут иметь одинаковое значение S/r. Численные же значения S для этих веществ будут различными, хотя химический состав их идентичен.
Рис. 2.2. Зависимость тормозной способности от энергии частиц.
Пробег заряженных частиц
Линейный пробег R — это путь, пройденный заряженной частицей до полной потери кинетической энергии, или минимальная толщина поглотителя, необходимая для полного поглощения ионизирующего излучения. Понятие пробега относится только к заряженным частицам, фотонное излучение пробега не имеет.
Если тормозная способность большая, то частица будет замедляться быстрее и, отсюда, пробег будет малым, таким образом, пробег обратно пропорционален тормозной способности.
Пробег зависит от факторов Кулоновского взаимодействия— зарядов взаимодействующих частиц, плотности вещества-поглотителя и энергии заряженной частицы. Пробег увеличивается с ростом энергии излучения, пропорционален массе частицы и обратно пропорционален квадрату ее заряда.
Кривые зависимости пробега от энергии для некоторых заряженных частиц показаны на рис.2.3. Эти кривые являются "зеркальным отражением" кривых зависимости тормозной способности от энергии (рис.2.2).
Рис. 2.3 Зависимость пробега от энергии.
Массовый пробег Rm—это пробег заряженной частицы в единицах массы, являющийся произведением линейного пробега R заряженной частицы в данном веществе на плотность этого вещества ρ:
Rm =Rρ, (2.3)
где Rm — массовый пробег, г/см2; R — линейный пробег, см; ρ — плотность поглотителя, г/см3.
Если линейный пробег заряженных частиц в веществе зависит от его плотности, то массовый пробег становится независимым от плотности вещества поглотителя, поэтому толщину поглотителя удобнее определять через массовый пробег, ибо для частиц с одинаковой энергией в различных веществах поглотителя он имеет примерно одно и то же числовое значение.