Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Абрамов А.И. -> "Измерение неизмеримого" -> 25

Измерение неизмеримого - Абрамов А.И.

Абрамов А.И. Измерение неизмеримого — M.: Энергоатомиздат, 1986. — 208 c.
Скачать (прямая ссылка): izmerenieneizmerimogo1986.djvu
Предыдущая << 1 .. 19 20 21 22 23 24 < 25 > 26 27 28 29 30 31 .. 76 >> Следующая

N = EJe.
Таким образом, а-частицы с начальной энергией, например, 6,8 МэВ создают в воздухе около 200 тысяч пар ионов.
Очень быстрые заряженные частицы, скорость которых приближается к скорости света, наряду с потерями энергии на возбуждение и ионизацию могут испытывать третий вид потерь энергии, связанный с возникновением так называемого тормозного излучения. Механизм этого явления довольно прост: пролетая мимо ядра или электрона, быстрая заряженная частица слегка притормаживается, т. е. ее энергия уменьшается на какую-то долю, которая И выделяется в виде электромагнитного излучения. Количество теряемой при этом энергии может быть любым: от нуля до полной энергии частицы, поэтому и длины волн испускаемых фотонов могут колебаться в значительных пределах. Как говорят в таких случаях, тормозное излучение обладает непрерывным спектром (в отличие от линейчатого спектра характеристического излучения). Одним из наиболее типичных видов тормозного излучения является обычное рентгеновское излучение, возникающее при торможении электронов в стекле или в электроде разрядной трубки.
Интенсивность тормозного излучения зависит от ускорения (отрицательного), которое испытывают пролетающие частицы при взаимодействии с частицами среды, тогда как соотношение между различными типами потерь энергии зависит от заряда и скорости частицы, а также от свойств тормозящего вещества. Например, для электронов в свинце ионизационные и тормозные потери энергии сравниваются при энергии около 10 МэВ. Для тех же электронов в более легком веществе, скажем в меди, эти виды потерь оказываются равными при более высокой энергии, так как заряд ядра атома меди меньше, чем заряд атома свинца, а, стало быть, вероятность достаточно сильного торможения пролетающего электрона также невелика. Тяжелые
67
Рис. 13. Основные процессы при прохождении заряженных частиц через вещество:
волнистые линии - фотоны, пунктир - возвращающийся электрон
частицы (протоны, а-частицы и т. п.) при энергии около 10МэВ имеют скорости, во много раз меньшие скоростей электронов при той же энергии. Поэтому тяжелые частицы в большинстве случаев теряют энергию только в результате ионизации и возбуждения (кроме очень быстрых частиц космического излучения и частиц, получаемых на самых больших ускорителях). Из-за малой скорости и большого заряда а-частицы создают очень плотную ионизацию и, следовательно, быстро теряют свою энергию. Так, а-частицы энергией 5—6 МэВ пробегают в воздухе путь, измеряемый несколькими сантиметрами, а в плотной среде их пробег не превышает всего лишь нескольких десятков микрон. Электроны таких же энергий производят значительно менее плотную ионизацию, медленнее теряют свою энергию и пробегают в воздухе несколько метров, а в плотном веществе — несколько миллиметров.
Основные процессы, сопровождающие прохождение заряженных частиц через вещество, показаны на рис. 13.
68
Рис. 14. Основные процессы при прохождении фотонов через вещество
~* у - частицы
Рис. 15. Основные процессы при прохождении нейтронов через вещество
Поток фотонов, как и всякое другое электромагнитное излучение, не несет электрических зарядов, а поэтому не может вызвать ионизацию или возбуждение атомов. Однако и фотоны, проходя через вещество, оставляют свои следы (рис. 14). Некоторые фотоны, сталкиваясь с электронами, исчезают, а всю энергию передают этим встречным электронам, выбивая их из атома; такой процесс, называемый фотоэффектом, характерен для небольших энергий фотонов. В других случаях фотон только рассеивается на электроне и улетает дальше, но в этом процессе, называемом эффектом Комптона, фотон передает электрону значительную долю энергии, достаточную для вырывания его из атома. Иногда в результате взаимодействия фотона с электрическим полем ядра рождается пара новых частиц: электрон и позитрон (электрон с положительным зарядом). Фотоны очень высокой энергии могут вызывать и ядерные расщепления, однако вероятность такого процесса весьма мала и для регистрации излучения им обычно не пользуются. В результате отсутствия
69
интенсивных ионизационных потерь энергии фотоны относительно легко проходят через толстые слои вещества. Даже такое плотное вещество, как свинец, при толщине слоя 5 см снижает интенсивность 7-излучения всего лишь примерно в 10 раз, а для того чтобы во столько же раз уменьшить интенсивность 7-излучения слоем воды, его толщина должна быть более 50 см.
Нейтроны тоже не имеют электрического заряда, но в отличие от фотонов они практически не взаимодействуют с атомными электронами. Единственный возможный для них вид потерь энергии связан с ядерными столкновениями (рис. 15). При таких столкновениях быстрые нейтроны (энергией несколько сотен килоэлектрон-вольт и выше) могут настолько сильно толкнуть ядро, что оно оторвется от собственных электронов и "голышом" полетит вперед, производя ионизацию атомов среды подобно любой другой заряженной частице. Медленные нейтроны не в состоянии сообщить ядру столь большую скорость, зато они очень легко проникают внутрь ядра и вызывают различные ядерные реакции. Возникающие в результате реакции осколки расщепленного нейтроном ядра разлетаются, ионизуя и возбуждая атомы среды. Особым видом ядерной реакции является радиационный захват нейтрона ядром. При этом процессе нейтрон накрепко связывается с ядром, а избыток энергии выделяется в виде 7-излучения. Так же, как и фотоны, нейтроны могут проникать через толстые слои различных веществ, поэтому для защиты от них приходится возводить стены из бетона толщиной 1—2 м.
Предыдущая << 1 .. 19 20 21 22 23 24 < 25 > 26 27 28 29 30 31 .. 76 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed