от энергии -кванта.

В спектрометрии -излучения используется величина dμk/dEе называемая дифференциальным коэффициентом комптоновского рассеяния -квантов.

8.5Эффект образования пар

γ-квант в поле ядра и реже в поле электрона может образовать пару частиц: электрон и позитрон (рисунок 8.2, в). Вся энергия γ- кванта преобразуется в энергию покоя электрона и позитрона 2тес2 и их кинетическую энергию Ee+ и Ee-. Условие образования пары определяется из закона сохранения энергии:

Eγ = 2mec2 + Ee- + Ee+

(8.21)

Пара частиц возникает только в том случае, если энергия γ-кванта превышает удвоенную энергию покоя электрона, равную 1,02 МэВ. Вне поля ядра γ-квант не может образовать пару электрон–позитрон, так как в данном случае нарушается закон сохранения импульса. Это следует, например, из предельного условия образования пар. γ-квант с энергией 1,02 МэВ энергетически может породить электрон и позитрон. Однако их импульс будет равен нулю, тогда как импульс γ- кванта отличен от нуля и равен Eγ/c.

В поле ядра образование пары электрон – позитрон становится возможным. Импульс и энергия γ-кванта распределяются между электроном, позитроном и ядром без нарушений законов сохранения энергии и импульса. Масса ядра намного больше массы электрона и позитрона, поэтому ядро получает пренебрежимо малую долю энергии. Практически вся энергия γ-кванта преобразуется в энергию электрона и позитрона.

Линейный коэффициент ослабления эффекта образования пар:

μп ~ Z2 lnEγ. (8.22)

Этот эффект заметен в тяжелых веществах при больших энергиях. Коэффициент μп становится отличным от нуля при пороговой энергии Eγ=1,02 МэВ. С увеличением энергии коэффициент μп резко растет. Начиная с энергии 10 МэВ основное поглощение γ-квантов происходит в поле ядра (рисунок 8.3).

Линейный коэффициент ослабления μ тяжелых элементов как сумма трех коэффициентов с увеличением энергии сначала уменьшается, проходит минимум при энергии около 3 МэВ, затем снова увеличивается. Такой ход кривой, приведенной для свинца на

103

рисунке 8.3, объясняется тем, что при низких энергиях зависимость μ(Еγ) обусловливается фотоэффектом и комптон-эффектом, а уже при энергиях больше 3 МэВ основной составляющей коэффициента μ становится коэффициент μп. Тяжелые вещества наиболее прозрачны для γ-квантов с энергией около 3 МэВ.

104