4.1.6. Ослабление рентгеновского и - излучения веществом.

При взаимодействии рентгеновского и -излучения с веществом различают три основных процесса: фотоэффект, Комптон - эффект и эффект образования пар.

4.1.6.1. Фотоэффект

Фотоэффект - процесс вырывания электронов из атомов поглощающего вещества и сообщение им кинетической энергии. При этом рентгеновский или - квант передает всю свою энергию вырванному электрону.

Условие фотоэффекта:

h  А_вых,

где А_вых - работа, которую необходимо произвести для вырывания электрона с орбиты.

Величина, характеризующая относительное уменьшение потока рентгеновского или -излучения на единице пути в веществе, обусловленное фотоэлектрическим поглощением, называется линейным коэффициентом фотоэлектрического поглощения  [см^-1].

Как видно из графика (рис. 4.3), линейный коэффициент фотоэлектрического поглощения  увеличивается при увеличении атомного номера вещества Z (энергия излучения Е = const) и при уменьшении энергии излучения Е (Z = const). С увеличением энергии квантов излучения вероятность фотоэффекта уменьшается и для легких элементов при Е = 100... 150 кэВ становится очень малой (см. далее диаграмму Эванса).

Рис. 4.3. Зависимость линейного коэффициента

фотоэлектрического поглощения от энергии

излучения для алюминия, меди и свинца.

4.1.6.2. Комптон - эффект.

Комптоновское рассеяние - взаимодействие кванта рентгеновского или -излучения с атомами вещества, при котором квант передает электрону не всю энергию, а только ее часть, отклоняясь при этом от своего первоначального направления на. некоторый угол. В результате появляется рассеянный квант излучения с меньшей энергией и электрон отдачи.

Величина, характеризующая относительное уменьшение потока рентгеновского или -излучения на единице пути в веществе за счет процесса комптоновского рассеяния, называется линейным коэффициентом комптоновского рассеяния  [см^-1].

Комптоновское рассеяние является основным механизмом взаимодействия квантов излучения с веществом в широком энергетическом интервале (Рb→0,6...5 МэВ; Fe→ 0,12...9,5 МэВ; Аl→0,05... 15 МэВ).

4.1.6.3. Эффект образования пар.

При жестком рентгеновском или -излучении (hv >1,02 МэВ) может возникнуть вид взаимодействия квантов излучения с веществом, когда вблизи атомного ядра в сильном электрическом поле происходит поглощение кванта с образованием пары заряженных частиц позитрон - электрон.

Условие возникновения эффекта образования пар:

hv > 1,02 МэВ

Образовавшийся электрон теряет свою энергию в процессе ионизации, а позитрон существует короткое время, аннигилируя с одним из электронов среды, что сопровождается излучением двух квантов с энергией 0,51 МэВ.

Относительное уменьшение интенсивности потока рентгеновского или -излучения за счет эффекта образования пар на единице пути в веществе характеризуется линейным коэффициентом эффекта образования пар ǽ [см^-1].

В диапазоне энергий, применяемых в практической радиографии, ослабление излучения за счет эффекта образования пар мало по сравнению с ослаблением, обусловленным фотоэффектом и Комптон-эффектом.