Характеристики взаимодействия ионизирующего излучения с веществом. Передача энергии и поглощение энергии ионизирующего излучения веществом
1. Линейный коэффициент ослабления m – отношение ожидаемого значения доли dN/N косвенно ионизирующих частиц, испытавших взаимодействие при прохождении элементарного пути dl в веществе, к длине этого пути:
. (2.1)
Единица измерения m – 1/м, 1/см.
2. Массовый коэффициент ослабления mm – отношение линейного коэффициента ослабления m к плотности вещества r, через которое проходит косвенно ионизирующее излучение:
. (2.2)
Единица измерения – м2/кг, см2/г.
3. Под пробегом заряженных частиц подразумевается экстраполированный пробег, под пробегом g-квантов – величина, обратная линейному коэффициенту ослабления в веществе.
4. Линейный коэффициент передачи энергии mtr[5] – отношение доли энергии de/e косвенно ионизирующего излучения, которая преобразуется в кинетическую энергию заряженных частиц при прохождении элементарного пути dl в веществе, к длине этого пути:
mtr = . (2.3)
Единица измерения mtr – 1/м, 1/см.
Массовый коэффициент передачи энергии mtr,m связан с линейным коэффициентом передачи энергии mtr через плотность среды r, в которой распространяется излучение:
mtr,m = . (2.4)
Единица измерения mtr,m – м2/кг, см2/г.
5. Линейный коэффициент поглощения энергии men[6] – произведение линейного коэффициент передачи энергии mtr на разность между единицей и долей энергии g вторичных заряженных частиц, переходящей в тормозное излучение в данном веществе:
men = mtr ×(1 – g). (2.5)
Единица измерения men – 1/м, 1/см.
Массовый коэффициент поглощения энергии men,m связан с линейным коэффициентом поглощения энергии men через плотность среды r, в которой распространяется излучение:
men,m = men/r. (2.6)
Единица измерения men,m – м2/кг, см2/г.
Для радионуклидных источников фотонного излучения
(e £ 3 МэВ) в воздухе g £ 0,01, поэтому с достаточной для прикладных задач точностью можно полагать .
Для фотонного излучения коэффициенты передачи и поглощения энергии получают суммированием коэффициентов взаимодействия, обусловленных фотопоглощением, некогерентным рассеянием на слабосвязанных электронах и поглощением в процессе образования электронно-позитронных пар.
6. Для химических соединений или сложных химических веществ массовые коэффициенты передачи и поглощения энергии фотонов получают суммированием:
mm = , (2.7)
где mm,i - массовый коэффициент i-го компонента с массовой долей wi; = 1.
7. Взаимодействие нейтронов с веществом более сложное, чем фотонов, и зависит не только от химического состава, но и от изотопного, т.е. от отдельных нуклидов, входящих в состав вещества. В справочниках приводят полные микроскопические сечения взаимодействия как функции энергии s(e). Макроскопическое сечение данного ядерного процесса S, 1/см, связано с микроскопическим сечением s, см2 выражением
S(e) = , (2.8)
где e – энергия нейтрона; NА – число Авогадро; M, r – массовое число и плотность элемента, с которым происходит взаимодействие нейтрона.
8. Характеристикой взаимодействия заряженных частиц с веществом является энергия излучения e, переданная веществу во взаимодействиях, приводящих к ионизации и возбуждению атомов и молекул. Отношение среднего значения энергии , потерянной заряженной частицей вследствие столкновений на элементарном пути dl, к длине этого пути является величиной полной линейной передачи энергии L:
. (2.9)
Потери энергии на тормозное излучение в формулу (2.9) не входят. Для обозначения полной линейной передачи энергии используется аббревиатура ЛПЭ. Единица ЛПЭ – Дж/м. В качестве специальной единицы используют килоэлектронвольт на микрометр (кэВ/мкм) воды.
9. Средняя энергия, переданная мишени . Энергия, переданная излучением ограниченному объему вещества, равна разности между суммарной кинетической энергией всех заряженных и незаряженных частиц и квантов, входящих в рассматриваемый объем, и суммарной кинетической энергией всех заряженных и незаряженных частиц и квантов, выходящих из этого объема:
, (2.10)
где – энергия поля излучения, входящая в рассматриваемый объем (без учета энергии покоя); – энергия поля излучения, выходящая из рассматриваемого объема (без учета энергии покоя); – изменение энергии покоя ядер или частиц, которое произошло в объеме. Индекс im (сокращение английского imparted to – переданный кому-либо или чему-либо) указывает, что рассматривается только та часть энергии излучения, переданной веществу, которая была поглощена в рассматриваемом объеме вещества.
Дата добавления: 2015-07-10; просмотров: 888;