Изучение поглощения гамма-излучения в веществе. Фетисов И.Н. - 2 стр.

                                ∆λ=λλ’-λλ=λλ0(1-cos θ).                               (I)
                                                                   -12
Здесь λ' - длина волны рассеянного излучения, λ0=h/(mc)=2,4·10 м - комптоновская
длина волны электрона (m -масса покоя электрона). Из (1) следует что сдвиг ∆λ не зависит
от длины волны падающего излучения, а определяется лишь углом и максимален при
θ=180° (λmax=2λ0). Однако относительный сдвиг ∆λ/λ возрастает с уменьшением λ.
В действительности электроны не свободны, а связаны в атомах. Электрону необходимо
сообщить энергию ≥ЕСВ, чтобы вырвать его из атома. Величина ЕСВ называется энергией
связи электрона. Она возрастает с увеличением зарядового числа Z и уменьшением радиуса
орбиты. Если энергия γ-кванта велика по сравнению с ЕСВ, рассеяние происходит как на
                                                     свободных электронах.
                                                     Фотоэффект - квантовое явление, при
                     р'                              котором фотон поглощается, а его
      γ-квант                                        энергия передается электрону. В
                           θ                         отличие от комптон-эффекта, при
                         ϕ                           фотоэффекте: а) фотон исчезает; б)
         р                          р = ре + р'      процесс происходит на связанных
                  ре
                                                     электронах, так как       свободный
                                                     электрон не может поглотить фотон
                       Рис. 1                        (при этом не могут быть соблюдены
                                                     одновременно законы сохранения
                                                     энергии и импульса).
                                                     Различают      следующие      случаи
фотоэффекта.
1. Внешний фотоэффект - испускание электронов твердыми телами и жидкостями в вакуум
иди другую среду.
2. Внутренний фотоэффект - перераспределение электронов по энергетическим состояниям в
конденсированной среде, проявляющееся в полупроводниках и диэлектриках в изменении
электропроводности среды. Внешний и внутренний фотоэффекты играют важную роль для
излучения оптического диапазона.
3. При достаточно больших энергиях квантов (γ-излучение, РИ) электроны могут вырываться
из внутренних оболочек атома; кинетическая энергия вылетевшего электрона выражается
соотношением Эйнштейна: Екин=hν - Eсв
Рождение пары электрон-позитрон происходит в электрическом поле ядра под действием γ-
                                                                                        2
излучения. При этом γ-квант исчезает, а его энергия затрачивается на энергию покоя (2mc )
и кинетическую энергию электрона и позитрона. В соответствия с законом сохранения
                                                                    2
полной релятивистской энергии рождение пар возможно при hν>2mc ≈1 МэВ.
 Вероятность того, что γ -квант провзаимодействует с веществом путем того или иного из
указанных процессов, зависит от его энергии Е и зарядового числа Z вещества. С
увеличением Е доминируют сначала фотоэффект (особенно для больших Z), затем
комптоновское рассеяние (при Е≈1...4 МэВ для Рв и 0,05...10 МэВ для Аl ) и, наконец,
рождение пар.

                             Ослабление пучка γ-излучения.