Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Закон поглинання випромінювання



Потоки заряджених частинок, нейтронів та γ-квантів мають спільну назву – іонізуючі випромінювання. При розповсюдженні в речовині такі частинки, втрачаючи свою енергію на іонізацію та збудження атомів та молекул, поступово поглинаються речовиною. Процеси поглинання іонізуючих частинок дуже різноманітні і в значній мірі залежать як від характеристик частинок – енергії, маси, наявності електричного заряду, так і від характеристик поглинаючої речовини – атомного складу, агрегатного стану тощо.

α-Частинки внаслідок великої маси танаявності електричного заряду дуже швидко втрачають енергію при електромагнітних взаємодіях з ядрами та електронами атомів речовини. Тому максимальні пробіги α-частинок не перевищують кількох сантиметрів у повітрі та 0,1 мм у рідких або твердих матеріалах, а також у біологічних тканинах.

β-Частинки, в залежності від енергії, мають пробіги до кількох метрів у повітрі та кількох сантиметрів у конденсованих середовищах та біологічних тканинах.

γ-Кванти внаслідок відсутності електричного заряду та маси спокою мають найбільшу проникна здатність. Середні пробіги γ-квантів у повітрі ~ 100 м, а у конденсованих середовищах та біологічній тканині до 10 – 15 см.

В роботі з радіоактивними джерелами часто виникає потреба розраховувати поглинання іонізуючого випромінювання різними матеріалами. Детальні розрахунки поглинання різних видів випромінювання в тому чи іншому матеріалі досить складні. Але для наближених оцінок поглинання β- та γ-випромінювання можна користуватися спрощеною формулою, яка називається законом поглинання.

Виведення закону поглинання ґрунтується на тих самих міркуваннях, що і виведення закону радіоактивного розпаду (див. розділ 1.4).

Будемо розглядати вузький пучок моноенергетичних частинок, що падає нормально на поверхню однорідної речовини (поглинача). Спрямуємо координатну вісь Х в напрямку руху частинок, а початок відліку координат (х = 0) виберемо на поверхні. При такому способі відліку координата х> 0 буде показувати відстань від поверхні поглинача до точки, розташованої у глибині поглинача.

Якщо прийняти, що на поверхню поглинача падає щосекунди N0 частинок, то на глибині х від поверхні потік частинок внаслідок поступового поглинання зменшиться і становитиме N(x) частинок за секунду. Залежність N(x)і називають законом поглинання. Знайдемо цю залежність.

Частинки випромінювання поглинаються в речовині незалежно одна від одної і передбачити, на якій саме глибині відбудеться поглинання даної частинки, неможливо. Можна лише говорити про ймовірність поглинання частинок на даній глибині. Це означає, що поглинання частинок відноситься до статистичних явищ. Позначимо через m ймовірність поглинання частинки на одиничній відстані в даній речовині. Величина m, яку називають лінійним коефіцієнтом ослаблення, залежить від енергії частинок і складу речовини поглинача. Для моноенергетичних частинок і однорідної речовини коефіцієнт поглинання можна вважати сталим. Зменшення числа частинок в тонкому шарі dx,розташованому на відстані хвід поверхні поглинача, тобто в інтервалі від х до х + dx, пропорційно коефіцієнту поглинання m, товщині поглинаючого шару dx та загальній кількості частинок N(x),які досягли глибини х, уникнувши поглинання:

.

Інтегруючи це рівняння і враховуючи граничну умову N(0) = N0, дістанемо закон поглинання:

(10, а)

або

, (10. б)

де – товщина матеріалу, при якій інтенсивність випромінювання зменшується в еразів. Ця величина називається середньою довжиною пробігу частинок в речовині або довжиною релаксації.

Лінійний коефіцієнт ослаблення прямо пропорційно залежить від густини rматеріалу поглинача. Тому часто поряд з m користуються масовим коефіцієнтом ослаблення μm:

. (11)

При даній енергії частинок коефіцієнт mm має приблизно однакові значення для різних матеріалів.

Ще однією зручною характеристикою поглинача є шарполовинного ослаблення ½ – товщина шару поглинача, при якій потік випромінювання внаслідок поглинання зменшується удвічі. Коефіцієнт ослаблення μ зв’язаний з величиною ½ співвідношенням:

, (12)

(порівняйте з формулою (7) і поясненнями до неї).

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.