их енергіях пЃў - частинок ( E 0 < 0,5 < i> МеВ ). При малих енергіях кутовий розподіл розсіяних пЃў - частинок описується рівнянням Резерфорда (5.1), яке справедливо для одноразового розсіяння електронів, тобто для тонких шарів речовини.
(5.1)
де P (пЃЄ) - відносне число часток, розсіяні: в одиницю тілесного кута в напрямку, що становить кут пЃЄ з напрямком пучка пЃў - Частинок; n - число атомів в 1 куб. см; x - товщина розсіює пластинки; Z - заряд ядер розсіює середовища; z , m , пЃµ - заряд, маса і швидкість розсіюються частинок. p> Із збільшенням товщини поглинаючого шару розсіяння переходить в гауссово, а при значних товщинах стає дифузним і не залежить від товщини.
Повний переріз пружного ядерного розсіяння.
Ефективний переріз розсіяння бета - частинок на атомних електронах пропорційно.
Таким чином
В
Для водню ( Z = 0) імовірності цих процесів однакові, а для важких ядер має місце переважно ядерне розсіяння.
При непружних зіткненнях за рахунок кінетичної енергії бета - частинок відбувається збудження або іонізація атомів. Величина втрати енергії на одиниці шляху dE / dx (питомі іонізаційні втрати) на іонізацію і збудження описуються рівнянням,
(5.2)
де E - кінетична енергія, n - число атомів в одиниці об'єму, Z - заряд ядра поглинача, e - заряд електрона, B - коефіцієнт гальмування; z , m , пЃµ - заряд, маса, швидкість бета - частинки.
З рівняння (5.2) випливає, що з ростом енергії бета - Частки іонізаційні втрати зменшуються:
В
Електрони, які звільняються в процесі первинної іонізації, часто володіють великими енергіями і виробляють додаткову, або вторинну іонізацію. Повна іонізація являє собою суму первинної та вторинної іонізації.
Іонізаційні втрати енергії супроводжуються характеристичним рентгенівським випромінюванням виникають при заповненні вільних рівнів електронами.
При русі швидких бета - частинок через поглинаючу середу істотну роль відіграють втрати на випромінювання. Взаємодія бета - часток з кулонівською полем атомних ядер призводить до гальмування бета - частинок з випусканням гальмівного випромінювання. У відповідності з класичною електродинамікою заряд, який відчуває прискорення a , випромінює енергію
В
де e - заряд частки, c - швидкість електромагнітних хвиль.
Внаслідок своєї малої маси бета - частинки в кулонівському полі ядра можуть відчувати велике прискорення, так як прискорення пропорційно заряду ядра Z , поділеній на масу електрона.
З теорії випливає, що величина питомих втрат, обумовлених випромінюванням, визначається співвідношенням:
(5.3)
де E - енергія бета - частинок, Ф радий - ефективний поперечний розтин для радіаційних втрат, n - число атомів в одиниці об'єму.
Для повільних електронів ( пЃµ / c << 1)
В
Для швидких електронів ( пЃµ / c п‚» 1)
В
Таким чином, радіаційні втрати ростуть із зростанням енергії бета - частинок E , а для швидких бета - частинок - дещо швидше. Крім того, вони пропорційні Z 2 . p> Ставлення радіаційних втрат енергії до іонізаційним втрат дорівнює
Енергія, при якій іонізаційні втрати рівні радіаційним, називається критичною. Величина критичної енергії для бета - частинок визначається наближено співвідношенням:
В
Повні втрати енергії бета - частками при енергіях нижче критичної визначається, в основному, іонізаційними втратами, а при енергіях вище - критичної переважають радіаційні втрати.
Уповільнений позитрон з'єднується з електроном, і пара анігілює. Енергія спокою двох частинок передається двом виникають фотонам. Ці фотони, що представляють собою так зване анігіляційних випромінювання, мають енергію mc 2 = 0,511 МеВ кожен і рухаються в протилежних напрямках. Анігіляція не є звичайним етапом у долі електрона, так як кількість позитронів, необхідних для цього процесу, зазвичай мало порівняно з кількістю електронів. Вповільнюючись, бета - мінус - частка стає одним з електронів речовини.
Довжина пробігу зарядженої частинки дорівнює шляху, на якому первинна кінетична енергія частинки розтрачується за рахунок взаємодії з середовищем, тобто
(5.4)
Пробіжи вимірюються або в одиницях довжини, або в г/См 2 ( мг/см 2 ), причому
В
Звідси випливає, що пробіг частинки є функція її кінетичної енергії, тому вимірювання довжин пробігів частинок дозволяє знайти їх кінетичні енергії. Зазначимо, що визначення істинної до...
