Повний коефіцієнт поглинання в такій речовині

. (3.20)

Для -квантів з енергією >1,02 МеВ при взаємодії з важкими речовинами може відбуватися утворення пар електрон-позитрон.

Числове значення коефіцієнта , який характеризує про-цес утворення пар, віднесене до одного атому, розраховується за формулою

, (3.21)

де - константа.

Величина для одиниці довжини пробігу дорівнює

. (3.22)

Якщо відомий коефіцієнт для свинцю то, щоб одержати для будь-якої іншої речовини, можна використати вираз

. (3.23)

Повний перетин поглинання гама-квантів визначається як сума

. (3.24)

Для середовища поліморфного складу перетин розрахо-вується за формулою

, (3.25)

де - відносний ваговий вміст елементу з порядковим номером .

Послаблення -випромінювання при проникненні пара-лельного пучка через середовище протікає за показниковим законом

, (3.26)

де - інтенсивність -випромінювання, яке не зазнало взаємодії при проходженні через шар, який послаблює; - первинна інтенсивність -випромінювання; - лінійний коефіцієнт послаблення -випромінювання (см^-1); - товщина шару, який послаблює (см).

Для врахування розсіяного -випромінювання при розрахунках інтенсивності -випромінювання в широких пучках користуються ефективним коефіцієнтом послаблення, або фактором накопичення . У цих випадках

. (3.27)

Коефіціент зростає з збільшенням щільності речовини в більшості випадків за лінійним законом, тому практично має місце співвідношення:

const.

Питома іонізація, яку утворюють -промені, дуже мала і в середньому характеризується утворенням 1,5 пар іонів/см. На утворення однієї пари іонів -промені витрачають енергію ≈ 32÷34 еВ.

1.3.4 Нейтрони

Реакції взаємодії нейтронів з ядрами речовини діляться на дві групи: розсіювання і поглинання.

Швидкі нейтрони, які випромінюються джерелом, після багаторазового розсіювання на ядрах елементів сповільнюються до енергії теплового руху атомів. З подальшою дифузією нейтронів їх енергія залишається в середньому на рівні середньої енергії теплового руху атомів при певній температурі

. (3.28)

Такі нейтрони називаються тепловими. Найбільш імовірна енергія теплових нейтронів при нормальній температурі (T=293,6⁰K) дорівнює eB, швидкість м/с. Енергія і швидкість при температурі T⁰K визначаються співвідношеннями

[eB], (3.29)

[см/с]. (3.30)

Середня швидкість в раз більше, ніж найбільш імовірна.

В гірських породах, як правило, поглинання нейтронів в процесі їх сповільнення незначне; більшість нейтронів погли-нається при тепловій енергії.

Середнє значення мікроскопічного перетину поглинання і розсіювання теплових нейтронів для деяких елементів наведено в таблиці 3.1.

Таблиця 3.1 - Перетин захоплення і розсіювання

теплових нейтронів

Елемент	Атом-на вага	Перетин, барн			Елемент	Атом-на вага	Перетин, барн
Основні породотворчі елементи					Елементи з аномально високим перетином
Водень	1	0,33		32	Літій	7	71	1,4
Вуглець	12	0,0042		4,8	Бор	11	755	4,0
Кисень	16	0,0002		4,2	Хлор	35	33,6	14
Натрій	23	0,505		4,0	Скандій	45	13,2	2,3
Магній	24	0,063		3,6	Марганець	55	13,2	2,3
Алюміній	26	0,230		1,4	Срібло	108	62	6
Кремній	28	0,13		1,9	Кадмій	112	2500	7
Фосфор	30	0,2		5,0	Індій	115	190	2,2
Сірка	32	0,52		1,1	Гадоліній	157	39000	-
Калій	39	0,97		1,5	Ербій	167	166	15
Кальцій	40	0,43		3,2	Ірідій	192	430	-
Залізо	56	2,53		11	Золото	197	98	9,3
					Ртуть	201	360	20

Середнє число зіткнень, яке необхідне для сповільнення від енергії до , можна отримати за формулою

, (3.31)

де - середньологарифмічна величина втрати енергії нейтрона при зіткненні з ядром елемента.

Послаблення паралельного пучка нейтронів (зменшення числа нейтронів, які не зазнали жодного зіткнення) при проходженні шару речовини товщиною і загальному макроскопічному перетину взаємодії S визначається формулою, яка аналогічна поглинанню гама-квантів

. (3.32)

Питання для самоперевірки

3.1 Напишіть формулу втрати енергії -частинок.

3.2 Напишіть формулу довжини пробігу -частинки в речо-вині.

3.3 Намалюйте графік іонізаційної здатності -частинок.

3.4 Якими процесами зумовлена втрата енергії -частинок при проникненні в речовину?

3.5 Залежність фотоефекту від Z.

3.6 Залежність фотоефекту від .

3.7 З електронами якої орбіти найбільш ймовірний фотоефект?

3.8 Від якого параметру середовища залежить частота (енергія) рентгенівського (характеристичного) випромі-нювання?

3.9 При якому співвідношенні енергії гама-квантів і електронів можливий комптон-ефект?

3.10 При якому співвідношенні енергії гама-квантів і електро-нів можливий фотоефект?

3.11 В чому особливість фотоядерної (гама-нейтронної) реак-ції?

3.12 Назвіть елемент, який характеризується найбільш низьким порогом фотонейтронної реакції?

3.13 При опромінюванні гірської породи гама-квантами енер-гією 2,5 МеВ зареєстровано потік нейтронів. Який елемент присутній в породі?

3.14 Як правило, ізотопи продуктів фотоядерного процесу - стабільні чи радіоактивні?

3.15 Яка речовина краще захистить від нейтронів: сталь, парафін чи свинець?

3.16 На якому елементі при лобовому зіткненні нейтрон втрачає при пружному розсіюванні половину своєї енергії?

3.17 Напишіть формулу непружного розсіювання , нама-люйте схему.

3.18 Напишіть формулу радіоактивного захоплення нейтронів. Намалюйте схему.

3.19 Напишіть формулу непружного процесу ( ).

3.20 Напишіть формулу непружного процесу ( ).

3.21 Які процеси взаємодії нейтронів з речовиною призводять:

1. до втрати енергії нейтрона;

2. до утворення -частинок (записати формулу);

3) до характеристичного випромінювання -квантів.