6. Тормозное излучение.

см №10 +

При движении заряженной частицы в веществе происходит её рассеяние в электростатических полях атомных ядер и электронов. Возникающее в результате тормозное излучение пропорционально квадрату ускорения a частицы.

Тормозное излучение, как правило, возникает при движении электронов в среде. Оно лежит в основе рентгеновского излучения рентгеновских аппаратов и γ-излучения, испускаемого быстрыми электронами при прохождении через вещество. Так как ускорение обратно пропорционально массе частицы, то тормозное излучение электрона будет в тысячи раз интенсивнее тормозного излучения протона. Число тормозных фотонов с энергией между ћω и ћ(ω + dω), испущенных электроном движущимся в поле ядра с зарядом Ze, пропорционально Z²/ω : N(ω)dω = Z²dω/ω.

Расстояние, на котором энергия электрона E из-за тормозного излучения уменьшается в е раз, называется радиационной длиной x₀. Спектр энергии тормозного излучения непрерывный и имеет верхнюю границу, равную начальной энергии электрона. При релятивистских энергиях электрона T_e >> m_ec² тормозное излучение электронов направлено по направлению их движения и концентрируется в пределах конуса с угловым раствором: θ(радиан) = m_ec²/T_e.

7. Взаимодействие γ-квантов низких энергий с веществом.

При прохождении через вещество гамма-кванты взаимодействуют с электронами и ядрами, в результате их интенсивность уменьшается. К потерям энергии γ-излучения приводят процессы, связанные с фотоэффектом, комптоновским рассеянием электронов в веществе и образованием электрон-позитронных пар. Вклад каждого из процесса в ослабление γ-излучения зависит от энергии γ-квантов ядерного излучения и параметра Z вещества-поглотителя.

Общая закономерность заключается в том, что вероятность потери энергии в процессе фотоэффекта и комптоновского рассеяния снижается с ростом энергии γ-излучения, а вероятность образования электрон-позитронных пар растет (начиная с энергии 1,02 МэВ) с повышением энергии γ-кванта. Вероятность потери энергии γ-квантов с ростом параметра Z пропорционально Z - для комптоновского рассеяния, Z² - для процессов образования электрон-позитронных пар и Z⁴ - для процессов фотоэффекта. Иначе, с ростом параметра Z и энергии γ-излучения будет увеличиваться вероятность процессов в ряду: фотоэффект - комптоновское рассеяние- возникновение электрон-позитронных пар.

В области энергий до 10 МэВ наиболее существенными процессами являются фотоэффект, эффект Комптона и образование электрон-позитронных пар. При энергии гамма-квантов больше 10 МэВ превышается порог фотоядерных реакций и в результате взаимодействия фотонов с ядрами становятся возможны реакции типа (γ,р), (γ,n), (γ,α). Сечения фотоядерных реакций в области энергий до 100 МэВ составляют 1% полного сечения взаимодействия гамма-квантов с атомом. Однако фотоядерные реакции необходимо учитывать в процессах преобразования фотонного излучения в веществе, так как вторичные заряженные частицы, такие как протоны и альфа-частицы, могут создавать высокую плотность ионизации.