Sahifa 1 Radioaktivlik, radionuklidlar va nurlanish

103-sahifa

zaryadlangan zarralar bir xil energiyani sarflaydi, shundan bitta polo
nosozlik ionlashishga, ikkinchisi qo'zg'alish va elastik to'qnashuvlarga to'g'ri keladi.
molekulalar bilan yangiliklar.
Masalan, zarracha uchun bir juft ion hosil bo'lish energiyasi
havoda 34 ev. Ushbu energiyadan molekulani ionlash uchun
15 evro iste'mol qilinadi, qolgan 19 evro esa qo'zg'alish va elastiklikka sarflanadi
to'qnashuvlar. Energiya Ea = 4.2 MeV bo'lgan a-zarracha o'tayotganda
(238U) yutilishidan oldin 105 ion jufti hosil bo'ladi. Yo'lning oxirida
a-zarralar, bu erda u kamroq energiyaga ega bo'lsa, o'ziga xos ionlanish bo'ladi
yo'lning boshiga qaraganda ancha yuqori (1 mm yo'lga 7000 ion jufti)
(3000 juft ion).
Ionizatsiyaning o'ziga xos energiya yo'qotilishi - energiya nisbati
o'tish paytida muhitning ionlanishidan yo'qolgan zaryadlangan zarracha
yo'lning ushbu bo'lagi uzunligiga ma'lum masofa. Maxsus yo'qotishlar
energiyalar zarracha energiyasining pasayishi bilan va ayniqsa keskin ko'payadi
materiyada to'xtamasdan oldin (Braggning eng yuqori nuqtasi). Bragg egri chizig'i
a-zarralar shakl. bitta.
Shakl: 2. masofa ener bilan o'zgarishi
E = 5.49 MeV bo'lgan a-zarracha yo'qotgan energiya
uning havo yo'lidagi birligi (Bragg egri chizig'i)
ha).
Agar material orqali uchib ketsa
zarracha katta energiyaga ega,
elektronning atomdagi bog'lanish energiyasidan,
o'ziga xos ionlashtiruvchi energiya yo'qotishlari
og'ir zaryadlangan zarralar uchun gii Bethe formulasi bilan tavsiflanadi
Burga:
dE
dx
ln 2m'c - ---- ln (1 - 2) - 2 -SU da
[erg / sm],
(3)
bu erda E - zarrachaning kinetik energiyasi, me - elektronning massasi (tes =
511 keV - elektronning tinchlanish energiyasi); e - elektron zaryadi; s - tezlik
Sveta; v - zarrachalarning tezligi; ichida = v / c; Zj - zarracha zaryadi; ne - zichlik
moddalar tarkibidagi elektronlar; 7 = (13,5Zj) -1,6-10 "12 - ionlanish potentsiali
zarracha o'tadigan muhitning atomlari (erg); Z2 - uchun
muhitning bir qator yadrolari; S va U zichlik ta'sirini hisobga oladigan atamalar
va K va L - elektronlarning yadro bilan bog'lanish kuchlari .
Bethe-Bloch formulasidan ma'lum energiya yo'qotilishi kelib chiqadi
zaryadlangan zarracha bu zarrachaning massasiga bog'liq emas, balki oxiriga bog'liq
elektronlarning o'rtacha va kvadratik markazlashishi zarracha zaryadiga bog'liq,
va uning tezligining funktsiyasi:
(p (v) ~ v2: dE « Z 2ney {v)
dx
(4)
DE / dx funktsiyasi, kichik doiradagi barcha zarralar uchun universaldir
tezlik 1 / p2 ga o'zgaradi, ya'ni. chunki bu nonrelativistni sekinlashtiradi
4 ^ _Z re 4
2018-04-02 121 2
m „v e
132

104-bet

uning sekinlashishi keskin oshadi. Pa qiymatining oshishi bilan
funktsiyadagi parametr minimal darajaga etadi. Shuning uchun, o'rtacha relyativist
Ushbu zarracha "minimal ionlashtiruvchi" deb nomlanadi. Keyinchalik
Parametr o'sishi bilan zararlar asta-sekin o'sib boradi.
DE / dx ning muhit xususiyatlariga bog'liqligi nisbati bilan aniqlanadi
Ko'pgina moddalar uchun Z2 / A 112 ga yaqin. O'rtacha kuchning ta'siri
(3) tenglamada "logarifma ostida" bo'lgan ionlash ionizatsiyasi I kichikdir.
Yagona zaryadlangan minimal ionlashtiruvchi zarracha uchun yo'qotish bo'ladi
1 dan 2 MeVcm21g gacha.
Maxsus energiya yo'qotishlari elektr soniga to'g'ri proportsionaldir
yangi modda va ionlanish natijasida energiyani yo'qotadigan zarrachaning zaryad kvadrati
va og'ir zarrachaning tezligi kvadratiga teskari proportsionaldir.
Ular zarrachaning moddadan o'tuvchi m massasiga bog'liq emas (at
shart m >> me), lekin mohiyatan zarracha tezligiga bog'liq. Udel
energiya yo'qotishlari chiziqli ravishda atom elektronlarining zichligiga bog'liq
n Ikki moddada ionlanishning o'ziga xos energiya yo'qotishlari
ushbu moddalarning seriya raqamlari sifatida bir-biriga:
Shunday qilib, qo'rg'oshin tarkibidagi protonning ionlanish yo'qolishi (Z2 = 82) 16 marta
uglerodga qaraganda ko'proq (Z2 = 6).
Agar zarracha bir nechtadan iborat moddada harakatlansa
atomlarning energiyasiga xos bo'lgan yo'qotishlar samaradorlikni tavsiflaydi
seriya raqami Z3 ^. Bu bir hilning seriya raqamiga teng
o'ziga xos yo'qotishlar bir hil bo'lmagan bilan bir xil bo'lgan moddalar
modda. Samarali tartib raqami narxga teng kelmasligi mumkin
elementlar bilan bir xil raqam. Shunday qilib, havo Z3 ^ = 7.64 ga bog'liq.
Kompleksga ega bo'lgan moddada o'ziga xos ionlanish energiyasining yo'qotilishi
kimyoviy tarkibni formula bo'yicha hisoblash mumkin
qaerda M birikmani molekulyar og'irligi, Ni turdagi atomlar soni i bilan
molekuladagi Ai atom og'irligi , (dE / dx) - berilgan uchun o'ziga xos yo'qotishlar
oddiy modda.
Energiya yo'qotishlari zarrachalarning sekinlashishiga olib keladi. Zarar tebranishlari
tasodifiy tabiatdan kelib chiqadigan har bir alohida zarracha uchun energiya
jarayon diapazonlarning kengayishiga olib keladi. Statistik
ionlash jarayonining tabiati sezilarli tebranishlarga olib keladi
ionlanish yo'qotishlari.
Ionlanishning katta qismi ikki bosqichda sodir bo'ladi. Birinchidan
bosqichida, tushayotgan zarracha to'g'ridan-to'g'ri elektroni urib tushiradi
biz birlamchi ionlashamiz. Birlamchi kinetik energiya spektri
tez tushayotgan elektronlar: dN / dT ~ 1 / T2 . Etarlicha kuchli
(5)
(6)
133