Particulele încărcate și fotonii g, propagând în materie, interacționează cu electronii și nucleele, ca urmare a modificării stării particulelor și a particulelor.
Principalul mecanism al pierderii de energie a unei particule încărcate (a și b) în timpul trecerii prin materie este inhibarea ionizării. În acest caz, energia sa cinetică este cheltuită asupra excitației și ionizării atomilor mediului.
Interacțiunea dintre o particulă și materie este estimată cantitativ prin densitatea ionizării lineare, prin rezonanța liniară a substanței și prin rularea liniară medie a particulei.
Prin densitatea ionizată liniară i se înțelege raportul numărului dn de ioni ai aceluiași semn format de o particulă ionizată încărcată pe calea elementară dl. la această cale: i = dn / dl.
Capacitatea liniară de inhibare a unei substanțe S este raportul dintre energia dE pierdută de o particulă ionizată încărcată pe măsură ce trece prin calea elementară dl în materie, pe lungimea acestei căi: S = dE / dl.
Intervalul mediu liniar al unei particule ionizate încărcate R este valoarea medie a distanței dintre începutul și sfârșitul căii unei particule ionizante încărcate într-o substanță dată.
Graficul grafic al dependenței densității ionizării liniare de calea x traversată de
o particulă în mediu (aer), este prezentată în Fig. 27.3. Pe măsură ce particulele se deplasează în mediu, scăderea energiei și a vitezei lor crește densitatea ionizării liniare și scade abrupt numai după finalizarea traseului particulelor. Creșterea în i se datorează faptului că la o viteză mai mică
A-particulă petrece mai mult timp lângă atom și, astfel, crește probabilitatea de ionizare a atomului. După cum se poate vedea din figură, densitatea liniară a ionizării particulelor a-izotopilor natural radioactivi în aer la presiune normală este i = (2 ¸ 8) • 10 6 perechi de ioni / m.
Deoarece o energie de circa 34 eV este necesară pentru ionizarea moleculelor în aer, valorile capacității de frânare liniară a substanței (aerului) S se situează în intervalul 70-270 MeV / m.
Intervalul liniar mediu al unei particule depinde de energia sa și de densitatea materiei. În aer este de câțiva centimetri, în lichide și într-un organ viu.
nism - 10-100 microni. După ce viteza particulei a scade până la viteza mișcării moleculare-termice, aceasta, prin captarea a doi electroni în substanță, se transformă într-un atom de heliu.
Ionizarea și excitația sunt procese primare. Procesele secundare pot fi o creștere a ratei de mișcare moleculară-termică a particulelor de materie, radiații radiații caracteristice, radioluminiscență, procese chimice.
Interacțiunea dintre particulele cu nuclei este un proces mult mai rar decât ionizarea. În acest caz, reacțiile nucleare sunt posibile, precum și împrăștierea particulelor a.
Radiația beta, precum și radiația a, provoacă ionizarea substanței. În aer, densitatea de ionizare liniară prin particule b poate fi calculată din formula
unde k »4600 perechi de ioni / m, c - viteza luminii și u - viteza particulelor b.
În plus față de ionizarea și excitarea particulei b, pot provoca și alte procese. Astfel, de exemplu, atunci când electronii de frânare apar, apar raze X de tip bremsstrahlung. Particulele beta sunt împrăștiate pe electronii materiei și căile lor sunt foarte curbate în ea. Dacă un electron se mișcă într-un mediu cu o viteză care depășește viteza de fază a luminii în acest mediu, există o radiație caracteristică Cerenkov (Cerenkov radiație -Vavilova).
După -particles de contact b + (pozitroni) o substanță este probabil să apară este interacțiunea cu un electron, rezultând într-o pereche de electroni - pozitron convertit în două g fotoni. Acest procedeu, al cărui schemă este prezentată în Fig. 27.4, se numește anihilare. Fiecare fotonii g energie produse de anihilare, nu este mai mică de electroni de energie sau de repaus pozitroni, adică. E. Cel puțin 0,51 MeV.
În ciuda varietății proceselor care duc la o slăbire a radiației, putem presupune aproximativ că intensitatea acesteia variază exponențial, similar cu (26,8). Ca una dintre caracteristicile de absorbție a radiației b, un strat de jumătate de atenuare este utilizat de substanță, trecând prin care intensitatea particulei b este redusă la jumătate.
Putem presupune că b-particulele pătrund în țesuturile corpului la o adâncime de 10-15 mm. Protecția împotriva radiației b este asigurată de ecranul subțire de aluminiu, plexiglas și alte ecrane. De exemplu, un strat de aluminiu de 0,4 mm grosime sau apă groasă de 1,1 mm se reduce la jumătate
b-radiații de la fosfor.
După contactul cu g radiație în substanța împreună cu procesele caracteristice ale radiației de raze X (imprastiere coerenta, efectul Compton, efectul fotoelectric, vezi. § 26.3), și există fenomene care nu sunt specifice pentru interacțiunea radiației cu raze X cu substanța. Aceste procese ar trebui să includă formarea unei perechi de electroni - pozitron care apar la foton g de energie nu este mai mică decât energia totală a pozitroni, iar restul de electroni (1,02 MeV) și reacțiile fotonuclear care apar în interacțiunea
g-fotoni ai energiilor mari cu nuclee atomice. Pentru a produce o reacție fotonucleară, este necesar ca energia fotonului g să nu fie mai mică decât energia de legare pe nucleon.
Ca rezultat al diferitelor procese, radiația g produce particule încărcate; prin urmare, radiația g este, de asemenea, ionizantă.
Atenuarea fasciculului de radiații g în materie este de obicei descrisă de legea exponențială (26.8). Linear (sau masa), coeficientul de atenuare poate fi reprezentat ca suma coeficienților de atenuare aferente, ținând cont de cele trei procese de bază ale interacțiunii - PhotoEffect, Compton-efect și formarea unei perechi electron-pozitron:
Aceste procese de interacțiune de bază apar cu diferite probabilități, care depinde de fotoni g-energie (Fig 27,5 ;. Curba obținută pentru plumb). După cum se vede din această figură că la energii joase efectul fotoelectric joacă un rol major în mediu - efect Compton si la energii peste 10 MeV, - formarea unei perechi de electroni - pozitroni.
Legea exponențială de slăbire a fasciculului de fotoni g este satisfăcută aproximativ, în special la energii înalte. Acest lucru se datorează proceselor secundare care apar atunci când radiația g interacționează cu materia. De exemplu, electronii și pozitronii au energia pentru a genera noi fotoni g în urma inhibării și anihilării.
Fluxul de neutroni este și radiația ionizantă, deoarece, ca urmare a interacțiunii neutronilor cu nucleele de atomi, se formează particule încărcate și radiații g. Să ilustrăm acest lucru cu câteva exemple:
- fisiune nuclee atunci când captează neutronii: formarea de fragmente radioactive,
g-radiații și particule încărcate;
- formarea de particule a, de exemplu:
- formarea de protoni, de exemplu:
Trimiteți-le prietenilor: