Взаимодействие излучения высокой энергии с веществом. Мурзина Е.А. - 23 стр.

UptoLike

Составители: 

- 22 -
δ = -ln(1-
β
2
) φ, где φ = ln ,1
22
2
+
ν
h
I
а ν =
e
e
m
en
π
2
- плазменная
частота электронов.
В предельном случае очень больших энергий часть
релятивистского возрастания потерь полностью компенсируется
эффектом плотности. Оставшаяся часть связана с передачей энергии
при близких столкновениях. В случае не очень больших энергий
максимальная передаваемая энергия E
max
растет как (1β
2
)
-1
. При
очень высоких энергиях E
max
возрастает приблизительно как
(
)
1
2
1
β
, т.е. релятивистский подъем оказывается в три раза меньше
того, который можно было ожидать без учета эффекта плотности.
Иногда употребляется понятие "ограниченные ионизационные
потери" энергии, обычно связанное с условиями наблюдения,
например, с ограничением пробега в трековом детекторе
δ-электронов, получивших в результате ионизации максимальную
энергию T
e
max
. Из-за этого регистрируется не максимальная передача
энергии, а меньшая Т , т.к. она ограничена размерами детектора.
В этом случае не будет наблюдаться рост ионизационных потерь в
области (EF).
(АВ). Формула для ионизационных потерь была выведена в
предположении, что все электроны атомов среды при взаимодействии
с частицей могут считаться свободными, т.е. выполняется условие:
E >> ε , и E >>
e
m
M
ε
.
По мере уменьшения энергии частицы это соотношение может
оказаться нарушенным. В первую очередь это нарушение будет
относиться к наиболее сильно связанным электронам в атомах: K- и L-
электронам.
Когда скорость частицы станет меньше скорости орбитального
движения K-электронов, ионизация их станет невозможной, и,
следовательно, K-электроны должны быть выключены при
вычислении плотности электронов в среде, т.е. число их как бы
уменьшится, и, соответственно, потери энергии также уменьшатся.
При дальнейшем уменьшении скорости частицы то же самое
следует отнести и к L-электроном, затем к М-электронам и т.д. Чем
больше Z среды, тем больше ε и тем выше граничная энергия
частицы, при которой следует учитывать этот эффект. Поскольку V ~
v
k
= Ze
2
/ħ , то граничная кинетическая энергия частицы будет
E =
=
=
=
2
222
2
22
2
222 c
eZMceMZ
MV
hh
22
2
2
ZMc
α
,
δ = -ln(1- β2) –φ,          где φ = ln                 + 1, а       ν=            - плазменная
                                               I2                        ne e 2
                                              h 2ν 2                     πme
частота электронов.
      В предельном случае очень больших энергий часть
релятивистского возрастания потерь полностью компенсируется
эффектом плотности. Оставшаяся часть связана с передачей энергии
при близких столкновениях. В случае не очень больших энергий
максимальная передаваемая энергия ∆Emax растет как (1– β2)-1 . При
очень     высоких энергиях ∆Emax возрастает приблизительно как
( 1− β )2
          , т.е. релятивистский подъем оказывается в три раза меньше
            −1



того, который можно было ожидать без учета эффекта плотности.
       Иногда употребляется понятие "ограниченные ионизационные
потери" энергии, обычно связанное с условиями наблюдения,
например, с ограничением пробега             в трековом детекторе
δ-электронов, получивших в результате ионизации максимальную
энергию Temax. Из-за этого регистрируется не максимальная передача
энергии, а меньшая Те огр, т.к. она ограничена размерами детектора.
В этом случае не будет наблюдаться рост ионизационных потерь в
области (EF).
     (АВ). Формула для ионизационных потерь была выведена в
предположении, что все электроны атомов среды при взаимодействии
с частицей могут считаться свободными, т.е. выполняется условие:

∆E >> εсв, и E >>
                              M
                                 ε св .
                              me
 По мере уменьшения энергии частицы это соотношение может
оказаться нарушенным. В первую очередь это нарушение будет
относиться к наиболее сильно связанным электронам в атомах: K- и L-
электронам.
       Когда скорость частицы станет меньше скорости орбитального
движения K-электронов, ионизация их станет невозможной, и,
следовательно, K-электроны должны быть выключены при
вычислении плотности электронов в среде, т.е. число их как бы
уменьшится, и, соответственно, потери энергии также уменьшатся.
      При дальнейшем уменьшении скорости частицы то же самое
следует отнести и к L-электроном, затем к М-электронам и т.д. Чем
больше Z среды, тем больше εсв и тем выше граничная энергия
частицы, при которой следует учитывать этот эффект. Поскольку Vгр ~
vkорб = Ze2/ħ , то граничная кинетическая энергия частицы будет

                   MZ 2  e 2                    e2  α
                          =               ⋅   =
                              2                        2
                                Mc 2⋅ ⋅ Z 2
                                                                2
        MVгр2
                 =                                         ⋅ Mc 2 ⋅ Z 2 ,
                    2 h                         hc 
Eгр =
            2                       2                    2


                                               - 22 -