Справочник по физике для инженеров и студентов - Яворский Б.М.
ISBN 5-488-00330-4
Скачать (прямая ссылка):
H = ”ат(°ф + zaK + °Пар)’
где Оф, ZaK, Onap — полные сечения соответственно фотоэффекта, эффекта Комптона и рождения пар. Так как
Ji.„r = —, где р — плотность вещества, а М=_ — масса
Al Jif Al
ат
атома, то часто пользуются массовым коэффициентом поглощения, равным
Ц = °ф + zoK + Pnap P Мат
Vll 2.5. ПРОХОЖДЕНИЕ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ
893
Слой вещества толщиной dl/2 = называют слоем
половинного ослабления гамма-излучения.
9°. При фотоэффекте под действием у-кванта выбивается электрон, сильно связанный, в атоме — как правило, из isf-слоя атома (по законам сохранения импульса и энергии свободный электрон не может поглотить фотон). Сечение фотоэффекта очень сильно зависит от атомного номера Z вещества, возрастая с его увеличением, и убывает при увеличении энергии у-кванта Ey
°Ф ~ Y (при Ey > Ik) и оф ~ JL5 (при Ey » 1К),
где Ik — энергия связи электрона в К-слое, возрастающая с увеличением Z.
10°. Дифференциальное сечение doK = oK(0)d?2 комп-тоновского рассеяния неполяризованного у-излучения выражается формулой Клейна—Нишипы—Тамма:
d0K= IfVHv+V- -Sin20) dD’
где V и v' — частоты падающего у-излучения и рассеян-
р2
ного под углом 0 в телесный угол d?2; г0 = -^- =
4пе 0тес2
= 2,81 ¦ IO-15 м — классический радиус электрона.
Полное эффективное сечение комптоновского рассеяния
°к — 2jtrO
І1"» + й>) +
+ А-1п(1 + 2е)- 1 + 3е
2е (I + 2е)2 J ’
h
где E = ------ = -----Ї--- — отношение энергии гамма-
тес2 0,511 МэВ
кванта к энергии покоя электрона.
894
VII.2. РАДИОАКТИВНОСТЬ
а) При E 1 сечение ок = Otomc (I — 2е + ^ E2 + ...),
О
о 2
где Otomc = — г0 — классическое сечение рассеяния,
3
рассчитанное на один электрон (томсоновское сечение рассеяния). При малых значениях Ey сечение ок линейно убывает с ростом энергии.
б) При E 3> 1 сечение ок = TtrQ і ^ і + In 2е^ , т. е. при
E 2> щес2 ок ~ — . С учетом наличия Z электронов в ато-Ey
Z
ме полное сечение ок, рассчитанное на атом, ок ~ — .
Y
11°. Если процесс образования электронно-позит-ронной пары происходит в кулоновском поле ядра, то энергия ядра отдачи незначительна, и пороговая энергия, необходимая для образования пары, равна
E0y ~ 2 TneCi= 1,02 МэВ.
При образовании пары в кулоновском поле электрона E0y-AmeC2 = 2,04 МэВ.
Электронно-позитронные пары, возникающие под действием двух фотонов, образуются при условии
Eyl + Ey2 > 2 TneC2.
Условие образования пары при соударении двух электронов имеет вид Ee > ImeC2, где Ee — полная энергия движущегося электрона.
Сечение Onap образования пары в поле ядра:
Onap ~ Z2 In Ey при 5тес2 < Ey < 50тес2.
Если Ey 5тес2 и Ey > SOmeC2, то Onap растет с увеличением энергии более медленно. В ультрарелятивист-ском случае Onap не зависит от Ey.
12°. Суммарное сечение о для взаимодействия у-кван-тов с веществом (в расчете на один атом)
о = оф + Zok + опар.
Формулы для сечений отдельных процессов приведены в пп. 9°—11°.
VII.3.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
895
В области энергий у-квантов Е^<ЕХ, TReE1 имеет порядок (10-2—IO-1) МэВ, основным процессом взаимодействия у-квантов с веществом является фотоэффект; в области энергий Ег< Ey < E2, где E2 по порядку Be-
Эффект
\ і \
\ \ \ // /
\ \ Суммарный ’ / t
' /
Ф эф( DTC Ье . \ \ ' п ар ы
>- KT V \ ч / \
0,2 1 \ 2 о"' 1 DO
О.1 0,5 2 10 50 200 1000
Ey
тес2
Рис. Vl 1.2.3
личины составляет (1—10) МэВ, основным является комптон-эффект; в области больших энергий Еу> E2 — процесс образования электронно-позитронных пар. На рис. VII.2.3 приведена зависимость сечений взаимодействия у-лучей в свинце от энергии гамма-кванта для каждого из процессов и для суммарного сечения.
Глава 3 ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ
1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
1°. Ядерными реакциями называют превращения атомных ядер, вызванные их взаимодействиями с элементарными частицами или друг с другом. В большинстве ядерных реакций участвуют два ядра и две частицы; одна пара ядро-частица называется исходной, а другая — конечной.
896
Vll 3 ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ
2°. Ядерные реакции символически записывают в виде
а + А —> b + В или А(а, Ь)В, либо (а, Ь),
где Л и В — исходное и конечное ядра, а и 6 — исходная и конечная частицы в реакции. Ядерную реакцию характеризуют энергией ядерной реакции Q, равной разности суммарной кинетической энергии продуктов реакции и суммарной кинетической энергии исходных частиц. Из закона сохранения полной (релятивистской) энергии системы при ядерной реакции следует, что энергия реакции Q равна разности энергии покоя системы исходных частиц и энергии покоя продуктов реакции.
При Q > О реакция идет с выделением энергии и называется экзотермической, а при Q < 0 — с поглощением энергии и называется эндотермической.
3°. Эндотермической ядерной реакции с энергией Q < 0 соответствует энергетический порог (Enopor) — эта реакция может осуществляться только при условии, что кинетическая энергия относительного движения ядра А и частицы a T1oth > Q. Если ядро А неподвижно (мишень), а частица а налетает на ядро, двигаясь с нерелятивистской скоростью U1 с, то пороговая кипі Ma+т . .