Дальность (излучение частиц) - Range (particle radiation)

Проходя через материю, заряженные частицы ионизировать и таким образом потерять энергия много шагов, пока их энергия (почти) не станет нулевой. Расстояние до этой точки называется классифицировать частицы. Диапазон зависит от типа частицы, от ее начальной энергии и от материала, через который она проходит.

Например, если ионизирующая частица, проходящая через материал, имеет положительный ион как альфа-частица или же протон, он столкнется с атомными электронами в материале через Кулоновское взаимодействие. Поскольку масса протон или же альфа-частица намного больше, чем у электрон, не будет значительного отклонения от траектории падения излучения и очень мало кинетическая энергия будут потеряны при каждом столкновении. По существу, потребуется много последовательных столкновений, чтобы такое тяжелое ионизирующее излучение остановилось в останавливающей среде или материале. Максимальная потеря энергии будет иметь место при лобовом столкновении с электрон.

Поскольку для положительных ионов рассеяние на большие углы является редкостью, для этого можно хорошо определить диапазон. радиация, в зависимости от энергия и обвинять, так же хорошо как энергия ионизации из тормозящей среды. Поскольку природа таких взаимодействий является статистической, количество столкновений, необходимых для приведения частицы излучения в состояние покоя в среде, будет незначительно изменяться с каждой частицей (т. Е. Некоторые могут двигаться дальше и подвергаться меньшему количеству столкновений, чем другие). Следовательно, будет небольшое изменение диапазона, известное как отставание.

Потери энергии на единицу расстояния (и, следовательно, плотность ионизации), или останавливающая сила также зависит от типа и энергии частицы и от материала. Обычно потеря энергии на единицу расстояния увеличивается, пока частица замедляется. Кривая, описывающая этот факт, называется Брэгг изгиб. Незадолго до окончания потери энергии проходят через максимум, Пик Брэгга, а затем падает до нуля (см. рисунки в Пик Брэгга И в останавливающая сила ). Этот факт имеет большое практическое значение для радиационная терапия.

Диапазон альфа-частицы в окружающем воздухе составляет всего несколько сантиметров; поэтому этот тип излучения можно остановить с помощью листа бумаги. Несмотря на то что бета-частицы рассеивают гораздо больше, чем альфа-частицы, диапазон все же можно определить; часто это несколько сотен сантиметров воздуха.

Средний диапазон может быть рассчитан путем интегрирования обратной тормозной способности по энергии.

Масштабирование

Радиус действия тяжелой заряженной частицы приблизительно пропорционален массе частицы и обратной плотности среды, и является функцией начальной скорости частицы.

Смотрите также

дальнейшее чтение

  • Накамура, К. (1 июля 2010 г.). «Обзор физики элементарных частиц». Журнал физики G: Ядерная физика и физика элементарных частиц. 37 (7A): 1–708. Bibcode:2010JPhG ... 37g5021N. Дои:10.1088 / 0954-3899 / 37 / 7A / 075021. PMID  10020536.
  • Уильямс, Уильям С. С. (1992). Ядерная физика и физика элементарных частиц (Перепечатано (с корр.) Под ред.). Оксфорд: Clarendon Press. ISBN  978-0-19-852046-7.
  • Лео, Уильям Р. (1994). Методы проведения экспериментов по ядерной физике и физике элементарных частиц: практический подход (2-е изд.). Берлин: Springer. ISBN  978-3-540-57280-0.