E. Энергетичекские потери в Тонких (жидких???) Поглотителях

В тонких (жидких???) поглотителях (детекторов), через которые проходит заряженная частица, энергия, потерянная внутри поглотителя, может быть вычислена по формуле:

(2-4)

Рис. 2-10 Энергетические потери для альфа-частиц в различных материалах. Значения нормированиы на плотностью материала поглотителя. (Данные от Williamson и al.⁴)

Рис 2-11 Графики, показывающие энергетические потери различных тяжелых ионов в алюминии. Абсцисса - энергия иона, отнесенная к его массе; ордината - dE/dx отнесенная к плотности алюминия и квадрату атомного номера иона. Typical fission fragments Типичные фрагменты расщепления (например, иод) показывают непрерывное уменьшение-dE/dx, при снижении их начальной энергии (~1MeV/а.е.м.). (От Northcliffe и Шиллинга ⁷)

где t - толщина поглотителя, и (-dE/dx)_сред – удельные энергетические потери, усредненные по энергии частицы при прохождении в поглотителе. Если энергетические потери малы, энергия при замедлении меняеся не сильно, и ее значение может быть приближено к начальной энергии частицы. Табличные значения для dE/dx для различных заряженных частиц в разных поглощающих материалах даны в Refs. 4-8. Некоторые графики для материалов применяемых в детекторах показаныт на от Рис. 2-9 до 2-11.

Для толщин поглотителя, при прохождении частиц через которые, энергетичекие потери не являются малыми, довольно трудно получить (-dE/dx)_сред по таким данным. В этих случаях легче получить переданную энергию, которая может быть определена по графикам, изображенным на от Рис. 2-6 до 2-8. Суть метода такова: Пусть R ₁ соответствует полному пробегу частицы с начальной энергией E ₀ в материале поглотителя. Отнимая физическую толщину поглотителя t от R ₁,получаем значение R ₂, которое представляет пробег тех альфа-частиц, которые вылетают из противоположной поверхности поглотителя. Находя энергию, соответствующую R ₂, получаем энергию E _t, потерянную заряженной частицей. Переданная энергия Δ E тогда задается просто как E ₀ - E _t. Этот расчет иллюстрирован ниже:

Метод работает при условии, что траектории заряженных частиц линейны в поглотителе, и не применяется в ситуациях, где частица значительно отклоняется (это касается быстрых электронов).

Обобщенные зависимости пробега частиц и уменьшения dE/dx при увеличивающейся энергии показаны на рис. 2-12. Здесь энергетические потери протонов в тонком (жидком) детекторе соотнесены с начальной протонной энергией. Для низких энергий протонные пробеги - меньше чем толщина детектора. Поэтому, при увеличении энергии, значение энергии, потерянной в детекторе (которое приблизительно равно начальной энергии), возрастает линейно. При энергии протонов 425 кэВ пробег равен толщине детектора. При более высоких энергиях теряется только часть начальной энергии, и провзаимодействовавший протон имеет остаточную энергию. При этих условиях энергия, потерянная в детекторе, выражается формулой (2-4). Поскольку энергетические потери непрерывно уменьшаются с увеличением энергии в этом диапазоне (см. рис. 2-3), поэтому теряемая энергия уменьшается с дальнейшими увеличениями начальной энергии протонов. Вторая кривая на рис. 2-12 показывает переданную энергию (то же, что и E _tна диаграмме выше) как зарегистрировано тонким детектором в секунду as recorded by a second thick detector..