Для частиц, обладающих зарядом, основным видом потери энергии могут быть потери, вызванные:
a. ионизацией и возбуждением атомов вещества;
b. тормозным излучением;
c. излучением Вавилова-Черенкова.
|
Рис. 6.3. Распределение по энергиям и углам частиц в пучке тяжёлых заряженных частиц до и после прохождения поглощающего слоя. Потери энергии на тормозное излучение могут быть существенными лишь для легких заряженных частиц достаточно высокой энергии, в основном для электронов. Потери на Черенковское излучение происходят в средах с показателем преломления n>1 при релятивистских скоростях, когда выполняется условие bn>1 (где bn=v/c). Эти потери всегда малы в сравнении с полными потерями энергии частиц. Каждое взаимодействие приводит к потере энергии и небольшому отклонению траектории частицы. Потери и отклонения складываются как случайные величины. | |
После прохождения пучка через слой вещества его энергия уменьшается, он перестаёт быть моноэнергетическим и становится расходящимся. Характеристики пучка до и после прохождения через слой вещества показаны на рис. 6.3. Число частиц, ещё входящих в состав пучка, можно регистрировать как функцию толщины x поглощающего слоя. Вплоть до некоторой определенной толщины поглощающего слоя вещества через него проникают практически все частицы пучка. При большей толщине поглощающего слоя вещества отдельные частицы начинают застревать в мишени. На толщине R0, называемой средней длиной пробега, останавливается половина частиц пучка; наконец при достаточно большой толщине из слоя не выходит ни одна частица.
|
|
6.5. Взаимодействие типа «всё или ничего». Если взаимодействие приводит только к поглощению частицы слоем вещества, то характеристики пучка, прошедшего через слой вещества получаются иными, нежели в только что рассмотренном случае. Если прошедшие частицы не испытали никакого взаимодействия с веществом, прошедший пучок имеет ту же энергию и то же угловое расхождение, как и падающий. Для каждого элементарного слоя толщиной dx число частиц, испытавших взаимодействие, пропорционально числу падающих частиц; при этом постоянная пропорциональности m носит название коэффициента поглощения:
|
|
.
Интегрируя это уравнение, приходим к формуле . (6.1)
Рис. 6.4. Число частиц, прошедших через слой вещества, убывает экспоненциально с увеличением толщины слоя.
Из формулы (6.1) видно, что число частиц, прошедших через слой вещества, убывает экспоненциально с увеличением толщины слоя, как это показано на рис. 6.4.