Kilometraj particule încărcate în materie
Interacțiunea luminii particule încărcate cu mediul
Datorită micimea maselor, e ± muta în materie nu este în linie dreaptă, iar acestea sunt esențiale pentru pierderile de energie de radiație (bremsstrahlung).
Când substanța stolknoveniyahe-electroni trebuie să ia în considerare effekty.Obmennoe interacțiunii metabolice - interacțiunea dintre particule identice în mecanica cuantică, ceea ce duce la dependența energiei particulelor sistemului din spin totală. Este un efect pur cuantic dispariții, atunci când limita a mecanicii clasice.
Pierderea Ionizarea de lumină particule încărcate electroni.
Trecerea de electroni printr-un alt material din trecerea particulelor grele încărcate. Principalul motiv - o masă mică a electronului. Acest lucru duce la o schimbare relativ mare în pulsul de electroni la fiecare coliziune cu particule de mediu, ceea ce determină o schimbare notabilă în direcția de mișcare a electronilor și ca rezultat - radiația electromagnetică. Pierderea specifică de energie a electronilor cu o energie cinetică
Acestea sunt suma pierderilor de ionizare și de radiații.
Electroni pierdere de energie de ionizare. La energii de electroni scăzute (E <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.
In nerelativiste pierderile regiunii de ionizare scad rapid odată cu creșterea energiei și să ajungă la un minim la o energie de 1,5 MeV, E, Fig.
Fig. ionizare specifică (1) și radiația (2), prin pierderea de energie a electronilor în siliciu
Pierderea în continuare foarte lent (logaritmic) crește cu energie, ajunge la un platou. Motivul pentru această dependență este polarizarea electronilor de trecere medie (efectul de densitate). Ca rezultat, câmpul Coulomb este atenuat de electroni relativistă și medii solide (solide și lichide) pierderile nu cresc. În gazele creșterea pierderea poate ajunge la câteva zeci de procente. La calcularea pierderii este luată în considerare, în funcție
mișcarea ambelor electroni după interacțiune și
masa redusa a electronilor care interactioneaza este de mine / 2.
De asemenea, luate în considerare electroni efecte mecanice cuantice de identitate.
Magnitudinea relativă a acestor corecții este de câteva procente. Pierderea de radiație a electronilor (bremsstrahlung vor fi discutate în detaliu mai târziu).
Derivarea formula pentru pierderea de energie prin ionizare cu electroni, în principiu, la fel ca și pentru celelalte particule încărcate. De asemenea, pentru electroni (z = 1), se obține prin raportul:
Dar valorile bmin și Bmax trebuie să aleagă în mod diferit.
Trebuie să se țină cont de faptul că
1) electronii incidente în timpul reacției, din cauza micimea
masa va fi deviat de la direcția inițială;
2) datorită identității particulelor care interactioneaza vor avea loc
efecte de schimb, au un caracter cuantic.
Atunci când se iau în considerare aceste observații, formula pentru ionizarea specifică
Pierderea de electroni ia forma:
.
În această formulă
In nerelyativistskomsluchae formula se reduce la o expresie mai simplă:
In ultrarelyativistskomsluchae prie »MEC2 formula pentru pierderile de energie, de asemenea, are o formă simplă:
Spre deosebire de particulele grele sunt importante pentru ambele electroni limitatoare de cazuri, deoarece mec 2 = 0,511 MeV electron si devine ultra chiar la mai multe MeV.
Comparație pierderi de ionizare pentru electroni și particule grele încărcate conduce la următoarele concluzii.
Multiplicatorii paranteze față în expresiile pentru pierderea de electroni de ionizare și particule grele încărcate sunt identice (până la un factor de 2). și anume la viteze identice pierderile specifice ale acestora sunt identice (până la un factor de 2).
formula Bethe-Bloch pentru particule grele încărcate
La energii foarte mari, totul este diferit. Când V
membru C al consolei frontale nu se schimbă. Devine dependență semnificativă pe
După ce a pierdut toată energia, particula se oprește. Distanța parcursă de particula în material, această cale este numită probegom.Na încărcat de particule își schimbă E0 energetică din valoarea inițială la zero, ca urmare a unor mecanisme diferite de interacțiune, principalele dintre
care, pentru energie de până la 100 MeV sunt pierderi ionizării. Prin urmare, este clar că valoarea rula depinde de masa, taxa, energia particulei și caracteristicile medii.
Particulele R alerga cu E0 energie inițială poate fi determinată prin expresia
Substituind expresia pentru particule non-relativiste dEdlya
Estimam cum rula depinde de parametrii particulelor și a mediului:
Concluziile din această relație:
1. Când viteze egale ruleaza particule sunt direct proporționale cu
masele lor și invers proporțională cu pătratul taxei.
2.Probegi invers proporțională cu densitatea mediului. și anume se execută în mod convenabil măsurată în unități de masă de lungime. În acest caz, amploarea rula, practic, nu va depinde de caracteristicile mediului:
Dacă calcule mai precise nu ar trebui să uităm că, în formula Bethe-Bloch este mai coeficienți în funcție de mediu: Z / A andi. Dar pentru cele mai multe substanțe cu valoare mică și medie otnosheniyaZ A / A
0,5, și foarte încet, scade odată cu creșterea A, iar media potentsialI ionizare este logaritmul, adică de asemenea, are un efect redus asupra valorii pierderilor medii de putere și, în consecință, valoarea run.
3. Pentru a compara intervalele de particule cu aceeași energie cinetică, mai convenabil pentru a transforma expresia R:
Din această relație se poate observa că, cu energii cinetice egale de particule funcționează invers proporțională cu masele lor. Acest fapt este ilustrat în Fig.
Fig. Pierderile Rulează ionizare încărcat
particulele încărcate din particulele de siliciu din siliciu
Pentru comparație, graficele alături de pierderile de ionizare.
Interesant, dintr-o relație empirică privind particula se execută și energie nucleară pot fi preparate ca o estimare a pierderii de ionizare:
Ca un exemplu, Fig. b arată calculate utilizând această corelare a pierderilor de energie liniare, în aceleași condiții ca și pentru datele prezentate în Fig. a.
Fig. a. Pierderile prin ionizare Ris.b. Pierderile de energie liniară de calificare
particule din siliciu încărcat în siliciu prin relațiile empirice
ruleaza pe energie
Compararea rezultatelor arată că relațiile empirice asigură o precizie foarte ridicată la energii relativ scăzute și ioni relativ grele, astfel încât utilizarea acestor relații este posibilă numai pentru particule relativ ușoare, și într-o zonă în care există o dependență monoton descrescătoare LET energia particulei.