Коэффициенты ослабления

Если мы снова представим эксперимент по передаче энергии как на рис. 2-21, где моноэнергичное гамма-излучение коллимируются в узкий пучек и попадает на детектор после прохождения через поглотитель переменной толщины, то результом будет обычное экспоненциальное ослабление гамма-излучения, что показано также на рис. 2-21. Каждый из процессов взаимодействия убирает фотон гамма-излучения из пучка либо за счет поглощения, либо за счет рассеяния в сторону от направления к детектору, что можно охарактеризовать постоянной вероятностью появления этих эффектов на единицу длины пути в поглотителе. Сумма этих вероятностей - это просто вероятность на единицу длины пути того, что фотон гамма-излучения выбыл из потока:

μ = τ (фотоэффекта) + σ (Комптоновского рассеяния) + κ (образование пар) (2-19)

и это называют линейным коэффициентом ослабления. В этом случае,число провзаимодействоваших фотонов I вычисляется исходя из числа фотонов попавших на детектор без поглотителя I₀ из соотношения:

(2-20).

Рис. 2-21 Экспоненциальная кривая ослабления для гамма-излучения измеренная при условиях с "хорошей геометрией".

Фотоны гамма-излучения можно также охарактеризовать значением их длины свободного пробега λ, определяемом как среднее расстояние в поглотителе, пройденном до взаимодействия. Его значение может быть получена из:

(2-21).

То есть это просто аналог линейного коэффициента ослабления. Типичные значени λ колеблются от нескольких мм до десятков см в твердых телах при основных энергиях гамма-излучения.

Использование линейного коэффициента ослабления ограничено фактом, что он меняется в зависимости от плотности поглотителя, даже если материал поглотителя одинаков. Поэтому, намного более широко используется массовый коэффициент ослабления, который определен как:

(2-22)

где ρ - плотность среды. Для заданной энергии гамма-излучения массовый коэффициент ослабления не менятся от физического состояния поглотителя. Например, он будет тем же самым для воды, независимо, представлена ли она в виде жидкости или пара. Массовый коэффициент ослабления в составном веществе или смеси элементов можно вычислить из соотношения:

(2-23)