Взаимодействие излучения высокой энергии с веществом. Мурзина Е.А. - 72 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МГУ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

- 71 -
что фотон с энергией Е' =h ν на пути в 1 см образует электрон с
энергией Е в интервале ( E,E+dE) и позитрон с энергией ( E'-E)
будет:
.
'
1
9
7
),'(
0
E
dE
t
dEEEW ⋅⋅=
Вероятность образования пары не зависит от энергии электрона
Е и позитрона E'-E, и это понятно, так как в процессе их образования
фотон исчезает и равновероятно распределение энергии между
компонентами пары. Зная W
, можно найти полную вероятность
образования пары на пути 1 см:
.
1
9
7
),'(
0
'
0
t
dEEEW
E
⋅==
∫
σ
Таким образом, в случае полного экранирования полное сечение
рождения пары не зависит от энергии фотона.
3.5. Другие процессы взаимодействия фотонов с
веществом
1. Ядерный фотоэффект - поглощение γ -кванта ядром и
испускание при этом нуклона, т.е. (γ,n)-реакция. Порог ядерного
фотоэффекта ~ 6 –10 МэВ т.е. порядка энергии связи нуклонов в
ядрах. Сечение ядерного фотоэффекта σ
~ Z и по величине
существенно меньше сечений трех рассмотренных эффектов.
2. Если энергия фотонов много больше энергии связи нуклонов в
ядрах, то может происходить фоторасщепление ядер с вылетом
нескольких частиц. Например, ( γ, 2p), (γ, n, 2p) - реакции. Сечение
такого процесса σ ~ 10
-26
см
2
.
3. Если hν > 2m
c
2
, т.е. hν > 200 МэВ, то в поле ядра γ-кванты
могут образовывать µ
-
µ
+
-пары, аналогично e
-
e
+
-парам.
4. Если hν > m с
2
, т.е. hν >140 МэВ, то может возникать
фотогенерация пионов с сечением ~10
-28
A см
2
.
Таким образом, поглощение γ - квантов за счет всех
перечисленных процессов пренебрежимо мало по сравнению с σ .
3.6. Суммарное сечение взаимодействия фотонов с веществом
Ослабление потока фотонов при прохождении через вещество
определяется главным образом тремя процессами: фотоэффектом,
комптон-эффектом и образованием пар в кулоновском поле атомных
ядер. Вследствие этого в формуле J = J
0
e
- nx
сечение σ является
суммой сечений этих процессов: σ = σ + σ + σ , а линейный и
массовый коэффициенты поглощения соответственно равны:
τ = σ n = τ + τ + τ и µ = σ n / ρ = µ +µ +µ . Каждое из 
что фотон с энергией Е' =h ν на пути в 1 см образует электрон с
энергией Е в интервале      ( E,E+dE) и позитрон с энергией ( E'-E)
будет:
                     7 1 dE
WП ( E ' , E )dE =    ⋅ ⋅     .
                     9 t0 E '
      Вероятность образования пары не зависит от энергии электрона
Е и позитрона E'-E, и это понятно, так как в процессе их образования
фотон исчезает и равновероятно распределение энергии между
компонентами пары. Зная WП , можно найти полную вероятность
образования пары на пути 1 см:

σ П = ∫ WП ( E ' , E )dE = ⋅ .
       E'
                           7 1
       0                   9 t0

     Таким образом, в случае полного экранирования полное сечение
рождения пары не зависит от энергии фотона.

              3.5. Другие процессы взаимодействия фотонов с
                                 веществом
    1. Ядерный фотоэффект - поглощение γ -кванта ядром и
испускание при этом нуклона, т.е. (γ,n)-реакция. Порог ядерного
фотоэффекта ~ 6 –10 МэВ т.е. порядка энергии связи нуклонов в
ядрах. Сечение ядерного фотоэффекта         σ ЯФ ~ Z и по величине
существенно меньше сечений трех рассмотренных эффектов.
    2. Если энергия фотонов много больше энергии связи нуклонов в
ядрах, то может происходить фоторасщепление ядер с вылетом
нескольких частиц. Например, ( γ, 2p), (γ, n, 2p) - реакции. Сечение
такого процесса σЯ ~ 10-26 см2.
    3. Если hν > 2mµ c2, т.е. hν > 200 МэВ, то в поле ядра γ-кванты
могут образовывать µ-µ+-пары, аналогично e-e+-парам.
    4. Если hν > mπс2, т.е. hν >140 МэВ, то может возникать
фотогенерация пионов с сечением ~10-28 A см2.
      Таким образом, поглощение γ - квантов за счет             всех
перечисленных процессов пренебрежимо мало по сравнению с σП.
   3.6. Суммарное сечение взаимодействия фотонов с веществом
    Ослабление потока фотонов при прохождении через вещество
определяется главным образом тремя процессами: фотоэффектом,
комптон-эффектом и образованием пар в кулоновском поле атомных
ядер. Вследствие этого в формуле J = J0e-σnx сечение σ является
суммой сечений этих процессов: σ = σФ+ σК + σП , а линейный и
массовый коэффициенты поглощения соответственно равны:
 τ = σ n = τФ+ τК + τП   и    µ = σ n / ρ = µ Ф+µ К+µ П. Каждое из

                                  - 71 -

Страницы