Фотопоглощение g-квантов

Продолжение лекции 6. Прохождение g-квантов и нейтронов через вещество.

Существует три основных процесса, обусловливающих выбывание g-квантов из пучка при прохождении через вещество:

v фотопоглощение;

v рассеяние на связанных или свободных электронах;

v рождение электрон-позитронных пар.

Каждый процесс характеризуется своим сечением и коэффициентом поглощения (парциальным). Так как эти процессы независимы друг от друга, то полный коэффициент поглощения равен сумме парциальных.

t_полн=t_фото+t_расс+t_пар

Кроме этих процессов в среде могут протекать ядерные реакции, вызываемые g-квантами (фотоядерные реакции). Экспоненциальный закон уменьшения интенсивности по мере углубления в вещество выведен в предположении, что акт взаимодействия приводит к безвозвратному исчезновению g-квантов из пучка. Это справедливо для узкого пучка и небольших толщин среды. В противном случае из-за многократных актов взаимодействия есть определенная вероятность возвращения рассеянных квантов в пучок. Энергия этих квантов из-за некогерентного рассеяния и эффекта образования пар с последующей аннигиляцией электрона может отличаться от энергии первичных квантов. Это явление называется эффектом накопления. Учет эффекта накопления возможен для конкретной геометрии с помощью метода статического моделирования процесса прохождения излучения через вещество (метод Монте-Карло).

Фотоэлектрический эффект-это процесс поглощения атомов фотона с последующим испусканием электрона с одной из своих оболочек.

g+атом®е^-+ион

Е_e=E_g-I-Е_отд, где E_g-энергия g-кванта, а I-потенциал ионизации, а Е_отд –энергия ядра отдачи.

Процесс фотоэффекта невозможен на свободном электроне.

Поэтому для фотоэффекта весьма существенна связь электрона с атомом, которому передаётся часть импульса фотона. Чем меньше связь электрона с атомом по сравнению с энергией фотона, тем меньше вероятность фотоэффекта.

Вероятность фотоэффекта на разных электронных оболочках зависит от энергии фотона и заряда ядра атома (см. рис. 6.6).

(6.7)