Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Кудряшов Ю.Б. -> "Основы радиационной биофизики" -> 13

Основы радиационной биофизики - Кудряшов Ю.Б.

Кудряшов Ю.Б., Беренфельд Б.С. Основы радиационной биофизики — Москва, 1982. — 304 c.
Скачать (прямая ссылка): osnoviradicionnoybiofiziki1982.djvu
Предыдущая << 1 .. 7 8 9 10 11 12 < 13 > 14 15 16 17 18 19 .. 144 >> Следующая

вопросы можно ответить, рассмотрев простую модель, предложенную Дертингером и Юнгом (рис. 1-4), которая учитывает изменение поля частицы во времени.
В верхней части рис. 1-4 показан путь летящей частицы через область с высокой плотностью атомов. Стрелками обозначено возникновение ионизаций (в данном случае двух), а пунктирными кружками — возбужденные атомы. Ниже (рис. 1-4, Б) изображе-А на траектория частицы при ее прохож-
® ®’ дении вблизи одного из атомов. На
Л rn^Vi ^ Рис. 1-4, В вычерчена зависимость поля, действующего в атоме, от положения
частицы, а на рис. 1-4, Г — зависимость этого поля от времени, прошедшего пос-
Рис. 1—4. Модель, поясняющая характер взаимодействия ускоренных заряженных частиц с атомом (по Дертингеру и Юнгу): А — частица проходит через некоторую совокупность атомов, производя несколько ионизаций и возбуждений; Б — атом и частица, проходящая мимо него; В — зависимость величины поля, создаваемого в атоме быстрой заряженной частицей, от положения
частицы; Г — зависимость того же поля от
времени
ле приближения частицы к атому. Для медленной частицы это
поле существует длительное время, для быстрой оно сначала рез-
ко возрастает, а затем быстро уменьшается. Значит, медленная частица будет вызывать возмущение в атоме в течение длительного времени и передаст ему гораздо больше энергии, чем быстрая частица.
Рассмотрение такой модели позволяет сформулировать ряд следствий, к которым приведет наложение на атом дополнительного поля заряженной частицы:
1 — действие поля ускоренной частицы вызывает временное
возмущение каждого атома, вблизи которого эта частица проходит;
2 — это возмущение существует тем дольше, чем медленнее
движется частица;
3 — частицы, несущие несколько зарядов, вносят большее воз-
мущение, чем однозарядные;
4 — величина массы движущейся частицы не влияет на ко-
личество перенесенной энергии, т. е. при равных скоростях электроны и протоны переносят веществу одинаковое количество энергии, хотя массы их различаются почти в две тысячи раз.
При возмущении атомов существует вероятность перехода их в возбужденное состояние, или их ионизации; эта вероятность воз-
растает при увеличении длительности возмущения или его интенсивности, поэтому медленные частицы вызывают больше переходов, чем быстрые, а многократно заряженные — больше, чем однократно заряженные; масса частицы не оказывает влияния на эти эффекты.
Количественно дифференциальная потеря энергии (или тормозящая сила) заряженной частицы, т. е. потеря энергии на единицу длины трека, определяется из уравнения Бете—Блоха:
где т — масса электрона; е — заряд электрона; v — скорость частицы; z — заряд частицы в единицах элементарного заряда е; N — число атомов в 1 см3 вещества; Z — среднее число электронов в атоме, т. е. «эффективный» атомный номер; /о — средний потенциал ионизации или возбуждения,атома, определяемый экспериментально; 0 = — (отношение скорости заряженной частицы
с
к скорости света).
Анализируя уравнение (1-15), можно количественно обосновать те качественные представления, которые были основаны на простой модели взаимодействия (рис. 1-4). Действительно, член eiz2 соответствует взаимодействию между полем заряженной частицы и электроном (это становится яснее, если записать его в виде (e2z)2, т. е. в виде квадрата произведения заряда летящей частицы на заряд электрона >в атоме). Зависимость от скорости определяется в основном первым множителем, в который входит 1/и2, так Жак во втором множителе скорость частицы входит в-медленно изменяющуюся функцию In 2mv2. В формуле фигурирует только масса электрона как масса возбуждаемой в атоме частицы. Маоса летящей частицы в уравнение (1-15) не входит. По^ теря энергии пропорциональна NZ, т. е. зависит от числа атомов в единице объема и от числа электронов ,в атоме (для многих биологических тканей и воды среднее число электронов на 1 г примерно одинаково и находится в пределах 3-1023—3,48-1023). Боковое сжатие электрического поля при больших скоростях частицы (рис. 1-4) учитывается с-помощью членов, зависящих от р — отношения скорости частицы к скорости света.
Следует учесть одну особенность, вытекающую из уравнения (1-15). Так как dEfdx пропорционально 1/и2, то можно ожидать бесконечно большой перенос энергии излучения при низких скоростях частицы. Однако этого не происходит. Кажущаяся противоречивость устраняется, если принять во внимание, что заряд частицы по мере замедления ее движения не остается постоянным. Так, по мере снижения скорости а-частицы увеличивается вероятность захвата ею электрона. При этом она продолжает свой путь как частица, имеющая одиночный заряд (ион гелия Не+, а не Не2+). При достаточно низких скоростях одиночно заряженный
Предыдущая << 1 .. 7 8 9 10 11 12 < 13 > 14 15 16 17 18 19 .. 144 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed