Гамма сәулесінің затпен әсерлесуі механизімін түсіндіріңіз. Комптон эффекті.
Гамма сәулесі ядроның ыдырауы немесе элементар бөлшектердің ядромен әсерлесуі кезінде пайда болатын, спектр бойынша энергиясы жоғары электромагниттік толқын. Затпен әсерлесуі рентген сәулесіне ұқсас, алайда гамма сәулесіне заттың атомдарына энергиясын бере алады, ядролық реакциялар туғызады. Рентген сәулелерімен салыстырғанда қатты денеге ену қалыңдығы жоғары.
Гамма сәулесінің затпен әсерлесуі кезінде 3 эффект болады:фотоэффект,Комптон эффекті, жұптардың түзілуі.
Комптон эффект – гамма кванттарының еркін электрондарда шашырауы. Гамма кванттың энергиясы электронның байланыс энергиясынан әлдеқайда көп болған кезде байқалады. Гамма кванттың жарты энергиясы электронға жартысы шашырап шыққан фотонға кетеді.
Фотоэффект құбылысын түсіндіріңіз. Жұптардың пайда болу ықтималдығын бағалаңыз.
Фотоэффект – гамма кванттың электронмен жұтылуы, гамма квант атоммен әсерлесе отырып, өзінің барлық энергиясын электронға береді.
Электрон –позитрон жұптарының пайда болуы.
Энергиясы 1Мэв асатын фотондар немесе атом ішіндегі байланыс энергиясынан жоғары энергиялы фотондар үшін
Гамма сәулесі затпен әсерлескенде энергиясы толық немесе жартылай жоғалатын болғандықтан ол экспоненциал заңмен әлсірейді
Иондаушы сәуленің әсерлесу коэффициентерін көрсетіңіз. Гамма және рентген сәулесінің әлсіреу заңын жазыңыз.
Гамма сәулелер заттан өткен кезде гамма кванттардың заттың атомдарымен әсерлесуі жүреді. Гамма сәулелердің монохроматты шоғының интенсивтілігі қалай әлсірейтінін көөрейік. Гамма сәулелер құтатаын қабаттан өткен кезде оның интенсивтілігі dI-ға төмендейді. Интенсивтіліктің бұл азаюы жұтатын қабаттың қалыңдығына dx және түсетін гамма сәуленің интенсивтілігіне I пропорционал болу керек. Егер гаамма сәулелерінің шоғы жұтатаын затқа перпендикуляр түседі деп есептесек, онда
Бұл
жерде
әлсіреудің сызықты коэффициенті. Намма
кванттар іш процестің әсерінен жұтылады:
фотоэффект, комптон эффектісі және
жұптардың түзілу эффектісі.
Теңдікті интегралдағаннан кейін:
Мұнда
жұтуға
түсетін гамма сәуленің бастапқы
интенсивтілігі,
х
қалыңдықтағы жұтатын заттан өткен
кездегі сәуленің интенсивтілігі.
Осылайша сәуленің интенсивтілігі заттың
қалыңдығы өскен сайын шоқтың интенсивтілігі
де төмендейді. Егер гамма сәулелерінің
шоқтары әр түрлі энергияға ие болса
E1,E2,…En онда гамма сәуленің интенсивтілігі
мына түрге келеді.
.
бастапқы
интенсивтілік,
-энергияға
ие гамма кванттардың компоненттері.
Әлсіреудің
сызықты коэффициенті [
]=
.
қалыңдықтағы
жұтатын заттан өткен кездегі интенситілігі
екі есе төмендейді.
Рентген сәулелерінің интенсивтілгінің төмендеуі рентген сәулесінің энергиясы жұтатын заттың қалыңдығына пропорционал болғанда байқалады.
Бұл жерде әлсіреу коэффициенті Z тәуелді.
dI /I = – dx I- заттың бетіне түсетін сәуленің интенсивтілігі. Минус таңба интенсивтіліктің төмендеп жатқанын көрсетеді. Интегралдап
ln I = – x + C l аламыз.