12.Взаимодействие гамма-излучений с веществом. Фотоэффект, комптоновский эффект, образование пары электрон-позитрон в поле ядра

γ-излучение – это электромагнитное излучение, излучение γ-кванта энергии с очень малой длиной волны (0,1-1 нм).

В отличии от корпускулярного излучения, оно не несёт заряд, следовательно γ-кванты энергии легко проходят через электронную оболочку атома и передают часть энергии электронам.

γ-лучи взаимодействуют с атомными электронами или с ядрами вещества. Проходя через вещество, интенсивность излучения γ-квантов уменьшается по экспоненциальному закону.

I0 - начальная интенсивность γ-квантов.

I - интенсивность излучения γ-квантов после прохождения через вещество толщиной х

M – линейный коэффициент ослабления материала через которое прошел γ-луч(определяется по таблице).

Данное выражение справедливо только в том случае, когда γ-луч проходит через однородный слой.

В других случаях:

Μ - массовый коэффициент ослабления.

M = M1+M2+...+Mn

При взаимодействии γ-квантов с веществом имеет место три основных процесса.

4. Фотоэффект

5. Комптоновское рассеивание, эффект Комптона.

6. Образование пары – кулон-позитрон в кулоновском поле ядра

1) Явление фотоэффекта – γ-квант передаёт энергию близлежащим электронам, которые потом покидают эл. оболочку атома, вызывая косвенную ионизацию. Учитывая, что электромагнитное излучение характеризуется высокой проникающей способностью (проходя через вещество, они ослабляясь, передав часть энергии веществу, продолжают путь в том же направлении).

2) Эффект Комптона – γ-квант энергии передаёт электрону только часть энергии, далее γ-квант отклоняется от траектории, достигает кулоновского поля, возбуждение атома усиливается, а это вызывает “тормозное” (рентгеновское) излучение. Энергия γ-кванта широко колеблется: 0,5-3 МэВ.

3) Рождение в кулоновском поле электроннопозитронных пар, если такое явление наблюдается (Е>1,02 МэВ), то энергия γ-кванта распределяется между электроном и позитроном. Эти β-частицы получают ускорение и формируют тормозное излучение.

13 – 14 .Детекторы ионизационного метода регистрации.

Основным элементом регистрирующего прибора является детектор. Детекторы характеризуют 3-мя основными параметрами:

1. Эффективность регистрации – отношение числа зарегистрированных частиц или γ-квантов к общему числу ,частиц или γ-квантов за определенный период времени.

2. Временное разрешение - определяется минимальным промежутком времени между двумя последними актами регистрации, в течении которого детектор остается не чувствительным. К радиоактивным излучениям.

3. Время восстановления – интервал времени в результате которого детектор зарегистрирует одну част γ-квант, успевает вернуться в исходное состояние.

По методу регистрации детекторы подразделяют на:

• Ионизационные

• Стинтеляционные

• Фотографические

• Химические

Ионизационный способ:

Анод Источник ионизирующего излучения Катод

Стекло До 1000 В воздух

С помощью ионизирующего излучения атомы воздуха ионизируются, в результате ионы +, -. После подачи напряжения в колбе возникает ионизирующий ток. Этот детектор соединяется со схемой усиления, по отклонению стрелки судят о величине И.И.

Достоинства - простота.

Недостаток - регистрация только тех видов излучения, длинна волны которых соизмеримо с размерами колбы (,). Для устранения недостатка – перешли к другой схеме:

Газ Катод

Нить(анод) До 1000В (Такое напряжение подается чтобы не было дисперсии)

Нить толщиной от 10-100мкм. В данном случае происходит ионизация газа. Ион перемещаются – ионизационный ток, который в несколько раз выше, чем при заполнении газом, главное чтобы не было эмиссии. Не требует схемы усиления.

Различают 2 вида газоразрядных счетчиков:

1. Пропорциональные газоразрядные счетчики.

2. Счетчики Гейгера-Мюллера.

1. – имеют не самостоятельный разряд – если убрать источник излучения то стрелка прибора станет на 0.

2. – имеют самостоятельный разряд – если убрать источник, ток как существовал, так и будет существовать, требуется специальная схема выключения, или газовую добавку.

Вторая особенность

I

Область Гейгера

Область получило название – область Гейгера, это значит ошибка в этой области будет минимальна.

Недостатки

1. низкая точность.

2. Не высокое временное разрешение.

3. Большое время восстановления

Достоинство

100% регистрация.