Для анализа результатов воздействия α-, β- и γ-излучений на вещество важно знать, какие процессы происходят при взаимодействии частицы с веществом. Регистрация частиц также происходит в результате их взаимодействия с веществом детектора. Каждое взаимодействие приводит к потере энергии частицей и изменению траектории ее движения. В случае пучка заряженных частиц с кинетической энергией Е, проходящих слой вещества, их энергия уменьшается по мере прохождения вещества. Пучок расширяется за счет многократного рассеяния.
По механизму прохождения через вещество частицы условно делятся на четыре группы:
- тяжелые заряженные частицы (например, α-частицы, протоны, дейтроны, легкие и тяжелые ионы);
- легкие заряженные частицы (например, электроны, позитроны);
- γ-кванты;
- нейтроны.
Заряженные частицы ионизируют атомы вещества, взаимодействуя с атомными электронами. Нейтроны и γ-кванты, сталкиваясь с частицами в веществе, передают им свою энергию, при этом ионизация возникает и за счет вторичных заряженных частиц.
13.1. ПУЧКИ ПРОТОНОВ, ЭЛЕКТРОНОВ, НЕЙТРОНОВ
Протоны
Потери энергии тяжелой заряженной частицей в веществе происходят при взаимодействии с атомами среды.
Тяжелые заряженные частицы взаимодействуют главным образом с электронами атомных оболочек, вызывая ионизацию атомов. Проходя через вещество, заряженная частица совершает десятки
&hide_Cookie=yes)
Рис. 13.1. Кривая Брэгга. Зависимость dE/dx в воде для протонов с начальной энергией 400 МэВ от глубины проникновения протонов в слой вещества. На расстоянии 90 см возникает пик Брэгга
тысяч соударений, постепенно теряя энергию. Тормозная способность вещества может быть охарактеризована величиной удельных потерь энергии dE/dx.
Удельные потери энергии возрастают с уменьшением энергии частицы по мере проникновения ее в веществе и особенно резко в конце пробега - пик Брэгга (рис. 13.1).