43.Прохождение заряженных частиц и гамма излучения через вещ-во. Элементы дозиметрии.

Т яжелые заряженные частицы взаимодействуют главным образом с электронами атомных оболочек, вызывая ионизацию атомов. Максимальная энергия, которая может быть передана в одном акте взаимодействия тяжелой частицей, движущейся со скоростью v << с, неподвижному электрону, равна Е_макс =  2m_ev².     Проходя через вещество, заряженная частица совершает десятки тысяч соударений, постепенно теряя энергию. Тормозная способность вещества может быть охарактеризована величиной удельных потерь dE/dx. Удельные ионизационные потери представляют собой отношение энергии Е заряженной частицы, теряемой на ионизацию среды при прохождении отрезка х, к длине этого отрезка. Удельные потери энергии возрастают с уменьшением энергии частицы (рис.1) и особенно резко перед ее остановкой в веществе (пик Брэгга).

Если пролетающая через вещество частица имеет энергию большую, чем энергия связи электрона в атоме, удельные ионизационные потери энергии для тяжелых заряженных частиц описываются формулой Бете - Блоха где m_е - масса электрона (m_ес² = 511 кэВ - энергия покоя электрона); с - скорость света; v - скорость частицы; = v/c ; Z - заряд частицы в единицах заряда позитрона; n - плотность электронов в веществе; - средний ионизационный потенциал атомов вещества среды, через которую проходит частица.  = 13.5 эB*Z', где Z' - заряд ядер вещества среды в единицах заряда позитрона.

 Для определенной среды и частицы с данным зарядом Z величина dE/dx является функцией только кинетической энергии: dE/dx =  (E). Проинтегрировав это выражение по всем значениям Е от 0 до Е_max, можно получить полный пробег частицы, то есть полный путь R, который заряженная частица проходит до остановки и полной потери кинетической энергии:

   Тяжелые заряженные частицы взаимодействуют в основном с атомными электронами. В частности вероятность ионизации атомов среды при энергиях альфа-частиц в несколько МэВ примерно в 10³ раз больше вероятности ядерного взаимодействия

Удельные ионизационные потери энергии в веществе со сложным химическим составом можно подсчитать по формуле ,

где M - молекулярный вес соединения, N_i - количество атомов сорта i с атомным весом A_i в молекуле, (dE/d )_i - удельные потери для данного простого вещества.

Дозиметрия ионизирующих излучений рассматривает свойства ионизирующих излучений, физические величины, характеризующие поле излучения или взаимодействие излучения с веществом, а также принципы и методы их определения. Дозиметрия - область прикладной физики, в которой изучаются физические величины, характеризующие действие ионизирующих излучении на объекты живой и неживой природы, в частности дозы излучения, а также методы и приборы для измерения этих величин. Важнейшая задача дозиметрии - определение дозы излучения в различных средах и особенно в тканях живого организма. С помощью дозиметрических приборов можно осуществлять два основных типа измерений. К первому типу относятся измерения суммарной дозы (или количества) излучения, выраженной в рентгенах. Примерами индивидуальных дозиметров являются ионные камеры, фотографические плоские пленочные дозиметры Ко второму типу относятся измерения интенсивности излучения, выражаемой в рентгенах (или его долях) в час. К числу дозиметров 2-ого типа относятся ионные камеры, счетчики Гейгера – Мюллера.