Взаимодействие a - частиц с веществом

При прохождении через вещество любая заряженная частица теряет кинетическую энергию на ионизацию и возбуждение атомов вещества. Эти потери и определяют пробег частицы. Очевидно, что величина ионизационных потерь, обусловленных кулоновским взаимодействием пролетающей частицы заряда Ze с электронами вещества, определяется главным образом ее зарядом, скоростью V и плотностью электронов в веществе n. Можно показать, что в нерелятивистском случае удельные ионизационные потери (потери на единице длины пробега) тяжелой заряженной частицы M>>m_e определяются зависимостью:

(1.2)

здесь J = (13,5*Z)*1,6*10^-12 эрг - средний ионизационный потенциал атомов поглощающего вещества, где Z - заряд ядер среды.

Таким образом, удельная потеря энергии заряженной частицы на ионизацию пропорциональна квадрату заряда частицы, концентрации электронов в среде, некоторой функции от скорости частицы и не зависит от массы частицы М.

Пробег частицы R можно определить как расстояние, которое она проходит до момента полной энергии. Путь такой частицы в среде, как правило, прямолинеен, а полный пробег определяется интегралом:

(1.3)

При скоростях a - частиц (1ч2.2)*10⁹см/с (E= 4ч15 МэВ), нужно использовать наклонную часть кривой (cm. рис.3), которую с большой степенью точности можно заменить прямой линией:

. (1.4)

При таком приближении по экспериментальной кривой определяется значение k, v² заменяется на 2Е/m и определяется интеграл (3.2). Если a - частицы, испускаемые естественными a - активными изотопами, движутся в воздухе, то интеграл (3.2) дает следующую эмпирическую формулу для полного пробега R_α:

R_α (см)= 0,318Е^3/2 (МэВ) (1.5)

для 3 < R_α < 7 см.

Дата добавления: 2014-11-25