ФизЭлектроника PDF-лекции / (Лекция 9)

Em =	2Ee	(Ee	+ 2m0 c2 )		, эВ,	где M - масса атома
		Mc2

На рисунке приведены значения Ем, передаваемые атомов различных элементов электронами при упругих взаимодействиях

Было показано, что электрон с энергией 0.5 – 8 МэВ создает один смещенный атом в твердых телах с Z от 10 до 85 [Томпсон М. Дефекты и радиационные повреждения в металлах // пер с англ М: Мир 1971, с.368]. таким образом,

число смещенных атомов равно числу поглощенных электронов, что позволяет контролировать количество введенных дефектов в металлах( в

ионных кристаллах: другие механизмы).

При малых энергиях превалируют ионизационные потери, а с ростом энергии электронов растут радиационные потери Итак, при очень высоких энергиях электронов удельные радиационные потери энергии можно представить в виде:

dE

e

E

e

−1

-

=

,

L

= [4nαZ (Z +1)r 2

ln(183 × Z −1 3 )]

,

r

dx рад

Lr

e

где Lr – так называемая радиационная длина.

Получим закон убывания энергии электрона за счет тормозного излучения:

dEe	= -	dx	Ee (x)= Ee (0)exp(- x Lr ).
Ee
		Lr

Таким образом, при прохождении электроном слоя вещества толщиной Lr его энергия в среднем за счет тормозного излучения уменьшается в e раз.

dE
		dx R
dE
		dx i

≈ Ee Z

1600m0 c 2

dE

- радиационные потери

dx R

dE

- ионизационные потери

dx i

E –' энергия электрона эВ, Z атомный номер вещества, m масса электрона кг,

С скорость света м/с

Величина энергии электронов , при которых радиационные и ионизационные

потери равны.

E e ≈ 800 , МэВ

Z

Д ля металлов Cu, Fe, Al, Mo, Ti, W значения энергии соответственно равны

27.7; 30.8; 61.5; 19; 36.3; 10.8 МэВ

−

dE

=

Eкрит

−

dE

=

Eкрит

E

=

Eкрит

(X

= ρL

)

0

E

E

X 0

X

r

ρdx ион

ρdx рад

0

Величина радиационных потерь энергии электронов дает возможность оценить параметры тормозного излучения при использовании материалов в качестве конвертора энергии электронов, которые зависят от материала мишени энергии и интенсивности потока электронов

Рис. (Слева) Зависимость удельных потерь энергии в меди от энергии электрона.

Штриховая линия отвечает удельным радиационным потерям в рамках модели (- dE/ρdx)рад= E/X0, где X0 – радиационная

длина (в г/см2). (Справа) Зависимость критической энергии от вещества. + – твердые тела; ○ – газы.