Взаимодействието на електрони с въпрос
Взаимодействието на електрони с въпрос
Конкретните загуба на енергия електрони. Преминаването на електрони чрез материал, различен от преминаването на тежки заредени частици. Основната причина - малка маса на електрона. Това води до относително голяма промяна в електронен импулс при всяка от сблъсък с частици на средата, което води до забележима промяна в посоката на движение на електрони и като резултат - електромагнитно излъчване.
Специфичната енергийна загуба на електрони с кинетична енергия,
Те са сумата от загубите на йонизация и радиация:
Конкретните йонизация загуби на енергия на електроните
където ме - електронен маса (ме 2 = 511 КЕВ - електронен почивка енергия); Te - кинетичната енергия на електрона; с - скоростта на светлината; β = V / C; V - скорост на частицата; СИ - вещества електронна плътност; - средната йонизация потенциал на атома на средата, чрез които частицата: = 13.5Z "ЕГ където Z '- зареждане на средни ядра в позитрон зареждане единици;
r0 = д 2 / ме в 2 = 2.818 х 10 -13 cm - радиусът на класическата електрон
Йонизационен принцип Йонизационните електрони загуба на енергия. При ниски електронни енергии (Е <1 МэВ) определяющий вклад в потери энергии дают неупругие ионизационные процессы взаимодействия с атомными электронами, включающие ионизацию атомов. Передаваемая в одном столкновении энергия в среднем очень мала и при движении в веществе потери складываются из очень большого числа таких малых потерь. Статистические флуктуации в ионизационных процессах ведут к разбросу потерь и величин пробегов.
В нерелативистичните загуби област йонизация намалява бързо с нарастване на енергия и достига минимум при енергийна E ≈ 1.5 MeV. Освен загубата на много бавно (логаритмично) се увеличи с енергия, достига плато. Причината за тази зависимост е поляризацията на късата електроните среда (ефект плътност). В резултат на това поле на Кулон е атенюиран релативистично електрон и твърди носители (твърди вещества и течности) загуби не растат. В газове увеличението загуба може да достигне няколко десетки процента.
Когато изчисления зависимост загуби представляват двете електрони се движат след взаимодействие и че намалява масата взаимодействие електрони ме / 2. Обръща внимание и на квантовата механични електрони ефекти за самоличност. Относителната величината на тези корекции е с няколко процента.
Излъчвателен електрон загуба на енергия. Electron загуби йонизация доминират при относително ниски енергии. С Е електронна енергия се увеличава, което увеличава загубите на радиация. Според класическата електродинамика, заряд, които изпитват ускорение на, излъчва енергия. W радиация мощност се определя от отношението
където Е е изразена в megaelectronvolts, Z - средна цена на ядра средни атома.
Electron енергия Ekrit. при което стойността на специфичните топлинни загуби, равни на специфичните загуби на йонизация, наречена критична. Критичен електронна енергия на различни материали са показани в таблица 3.
С електронен енергии над критичното радиационните загуби доминира над йонизация. Така електрони с енергия от 100 MeV радиация загуби в желязото и резултата надвишава йонизация съответно 3 и 10 пъти. В региона на енергия, която е доминирана от загуба на радиация, енергията електрон намалява експоненциално като преминава през веществото:
където Е0 - начална електронна енергия, Е - на електронна енергия след преминаване дължина х, Lr - радиация дължина.
Таблица 3. критичната Ekrit електронна енергия и дължина радиация Lr за различни вещества
Фиг. 5. Схематично представяне на траекториите първоначално успоредни греди нерелативистичните частици в материята. и - алфа-частици, B - електрони.
Electron разсейване. Както видяхме по-горе, една сравнително малка маса на електроните в голяма степен влияе върху характера на тяхното движение в материала. В сблъсък с атомни ядра и електрони на електрони често значително се отклонява от първоначалната посока на движение и преместване на навиване траектория (фиг. 5Ь). Така процесът на електрон многократно разсейване от атоми вещество трябва значително да повлияе им план. Както е показано по-горе в зависимост многократно разсейване на средното квадратично ъгъла на отклонение <θ 2> зареден частиците на своята скорост р, скорост V и разстоянието, изминато от вещество във формата х
Тъй като масата на електрони е малък, ъглите на разсейване, особено при ниски енергии, е значително по-големи от по-тежките частици. Така електрони с енергия на 2 MeV и 5 средноквадратична разсейване ъгъл се повтаря (<θ 2>) 1/2 ≈1.27 рад и 1.00 Rad, съответно; около 25 пъти по-голям от ъгъла на разсейване на алфа частици със същата енергия. Увеличение на средния ъгъл и допринася за голяма стойност на път х. В резултат на многократно разсейване на посоката на движение на електрони в голяма степен се отклонява от оригинала, както и общата дължина на пътя електрон може да надвишава 1.5-4 пъти тичам, разбирана като пробегът на електрона в посока на началното движение.
Фиг. 6. зависимост от промяната на интензитета първоначално моноенергетичната електронен лъч от дебелината на алуминиевото акцептор за различните светлини източници; Rs - екстраполирана диапазон за моно-енергични електрони
Фиг. 6 показва как интензитетът I на лъча варира от първоначално моноенергетичната дължина електронен път х, изминато от тях в посока на оригиналния алуминий в движение, за различни начални енергия на електроните. При по-високи енергии (E >> мен 2 = 511) Kev, разсейването е относително малък и по-голямата част на електроните се движат в оригиналната посока. интензивността им в началния етап на пътуването е почти непроменена, което съответства на области на плато в кривата на абсорбция. Това е подобно на поведението на слабо разсейване на алфа частици (фиг. 4). Както изминатото разстояние и намаляването на енергията на електрон разсейване увеличения ъгъл, и интензивността в оригиналната посока намалява. При ниски енергии електроните придобиват движение посоки на хаотичен характер, и размножаване на лъча - естеството дифузия (Фигура 5, б.).
Екстраполират път на електрони. Процесите на електрон разсейване и загубата на енергия, което води до намаляване на интензитета са вероятностен характер, което води до значително разпространение в стойности на обхвати на отделните частици. За електрони, като средната стойност на писти обикновено се използва екстраполирана серия, т. Е. дебелина на абсорбера, при което продължи линейно падане част от електронния сноп в зависимост I (х) на нивото на интензивност пресича нула интензитет (фиг. 6).
Екстраполирани работи в г / см 2 на електрони с енергия Е (MeV) в алуминий може да се определи чрез формулите:
Rs (Al) = 0.4E 1.4 при E <0.8 МэВ,
Rs (AL) = 0.54E - 0.133 за E> 0.8 MeV.
Екстраполираната пътя на електрони в материала с такса Z и масово число А е свързана с диапазон от алуминий, както следва:
Екстраполират работи електрони в различни вещества, изброени в таблица 4.
Таблица 4. екстраполират работи електрони (в см) в различни материали, в зависимост от тяхната енергия
Фиг. 7. резба дъжд, причинени от високо енергийни електрони
За високо-електронна йонизация на атомите е само един начин на взаимодействие с околната среда. С електронен енергия E ≈ 50 MeV вероятности на различни процеси са, съответно:
- еластични сблъсквания - 5%;
- Йонизация - 35%;
- възбуждане на атома - 60%.
позитрон взаимодействие с веществото
Позитронно взаимодействие в материята е описан от същите отношения като за електрони. Също така трябва допълнително внимание на последиците от унищожаването на инцидент позитрон с електронна вещества и без изчисления обмен ефект. Сечението е обратно пропорционална на унищожение на позитрони скорост: унищожение
1 / обем, така че позитрони унищожи почти загубили цялата си енергия.