КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Эффект образования парВзаимодействие фотонного излучения с веществом
В процессе прохождения через вещество фотоны (или гамма – излучение), распространяющиеся со скоростью света, взаимодействуют в основном с электронами атомов среды и электрическим полем ядра. При взаимодействии гамма – квантов с веществом в энергетической области 20 кэВ – 10 МэВ возникают следующие основные процессы: фотоэлектрический эффект (фотоэффект); Комптон - эффект; Фотоэффект - это взаимодействие фотонного излучения с атомами среды, при котором фотон полностью отдает свою энергию орбитальному электрону и поглощается. Часть его энергии, равная энергии связи электрона, тратится на вырывание электрона из оболочки атома, а остальная часть передается электрону в виду кинетической энергии (рис. 2.1). Электрон, вырванный таким образом из атома, называется фотоэлектроном.
Рис.2.1 Фотоэффект Фотоэффект в основном наблюдается на электронах К и L - оболочек. После того как электроны покидают К или L - оболочку в результате фотоэффекта, их места заполняют электроны с более удаленных от ядра орбит, которые выделяют при этом энергию в виде характеристического излучения. Это излучение может вырвать внешние валентные электроны из атома. Вероятность процесса фотоэффекта преобладает в случае небольших энергий гамма – квантов и тяжелых материалов защиты (с большим Z). Комптон-эффект – это упругое столкновение фотонного излучения с электронами внешней оболочки атома, при котором фотон отдает часть своей энергии электрону и изменяет направление своего движения (рис. 2.2). Отраженный фотон называется вторичным, или рассеянным. Комптон-эффект является основным процессом взаимодействия фотонного излучения в диапазоне энергий (0,5-10) МэВ. С ростом энергии фотонов вероятность комптоновского рассеяния убывает.
Рис.2.2 Комптон-эффект
Образование пар - это взаимодействие фотонного излучения со средой, точнее с электрическим полем ядра, при котором энергия фотона в поле ядра переходит в энергию массы покоя и кинетическую энергию электрона и позитрона (рис. 2.3). Так как энергия покоя как электрона, так и позитрона равна 0,51 МэВ, то образование пар возможно лишь при энергии фотона >1,022 МэВ. Образование пар возможно только в поле ядра. Ядро в соответствии с законом сохранения импульса принимает на себя часть импульса фотона. Часть энергии фотона, превышающая 1,022 МэВ, передается электрону и позитрону в виде кинетической энергии. Позитрон через короткое время сталкивается с электроном и аннигилирует с образованием двух вторичных фотонов.
Рис.2.3 Эффект образования пар
Поглощение фотонного излучения в результате образования пар наблюдается в основном на атомах тяжелых элементов. Этот процесс является преобладающим при энергии фотонов > 10 МэВ. В табл. 2.2 для алюминия и свинца приведены границы областей энергий, в которых преобладает тот или иной процесс взаимодействий.
Табл. 2.2 Границы энергетических областей, МэВ.
Дата добавления: 2014-01-06; Просмотров: 1102; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |