Пробег заряженных частиц в веществе.
Под пробегом частицы R в каком-нибудь веществе понимается толщина слоя этого вещества, которую может пройти частица с энергией до полной остановки, если направление ее движения было перпендикулярно поверхности слоя. По существу эта величина более или менее определенна лишь для тяжелых частиц, путь которых практически является прямой линией; и по этой причине разброс в величине пробега для частиц одинаковой энергии невелик. У легких частиц, например у электронов малых энергий, вероятность рассеяния велика и поэтому понятие пути и понятие пробега для них не совпадают. По измеренному пробегу частицы в среде можно определять ее энергию, или, зная зависимость величины пробега от энергии, определять массу частицы. Для данной среды и для частицы с зарядом Ze величина является функцией только скоростей, а следовательно, у частицы с известной массой функцией только кинетической энергии Зная вид функции , можно найти и полный пробег частицы (22) Для нерелятивистских энергий можно записать (23) (24) Подставив (23) и (24) в (22) и произведя интегрирование, получим (25) Из этого соотношения следует, что: 1) при равных скоростях пробеги заряженных частиц в веществе пропорциональны массам этих частиц и обратно пропорциональны квадратам зарядов: 2) при равных энергиях частиц их пробеги обратно пропорциональны массам: Пробеги заряженных частиц часто выражают в г/см2.
и пользуются выражением удельных потерь в форме: Измерять пробеги в г/см2 удобно, потому что удельные ионизационные потери в легких веществах, рассчитанные на г/см2, одинаковы в разных средах. Действительно, мы видели, что и, следовательно,
Однако число электронов, содержащихся в 1 см3 вещества, равно где N 0 — число Авогадро, А — атомный вес вещества. Так как у легких элементов , то в слое любого легкого вещества толщиной 1 г/см2 будет содержаться примерно N 0 /2 электронов: , а это означает, что Для однозарядных релятивистских частиц (26) и слабо убывает с ростом Z вещества. На основании формулы для пробега частиц (25), примененной к однородному пучку, который проходит слой поглотителя без рассеяния, можно построить зависимость числа частиц, прошедших через поглотитель, от толщины слоя. Эта кривая изображена на рис. 54. Для монохроматического пучка -частиц она удовлетворительно совпадает с экспериментом (пунктир).
Рис. 16. Зависимость числа моноэнергетических частиц, прошедших поглотитель, от его толщины: а — а-частиц; б — электронов
Конечный участок экспериментальной кривой не вертикален, а имеет небольшой наклон вследствие статистического характера процесса потери энергии. Частицы теряют свою энергию в очень большом, но конечном числе отдельных актов. Флуктуации подвержено как число таких актов на единицу длины, так и потери энергии в каждом отдельном акте. В соответствии с этим и пробеги -частиц испытывают статистические флуктуации. Однако величина разброса пробегов незначительна и составляет приблизительно 1% от полного пробега для -частиц с энергией 5 Мэв (масштаб на рис. 4, а не соблюден). Поэтому по пробегу -частицы можно с хорошей степенью точности определять их энергию. Электроны же испытывают в веществе многократное рассеяние, направление их движения часто меняется и только в наиболее благоприятных случаях электроны проходят максимальное расстояние в поглотителе в направлении, перпендикулярном к его поверхности. Кривая поглощения колли-мированного пучка моноэнергетических электродов имеет вид, отличный от аналогичной кривой для -частиц (рис. 16,б). Поэтому энергию электронов нельзя определять по пробегу, а надо измерять полную ионизацию, произведенную ими в веществе.
Популярное: Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (238)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |