Вероятность - фотоэффект
Cтраница 2
В области энергий падающих у-квантов примерно от 0 5 до 2 Мэв вероятность фотоэффекта становится очень малой. Действительно, фотоэффект может иметь место лишь для связанных электронов. Свободный электрон не может поглотить фотон - при этом не могут быть удовлетворены одновременно законы сохранения энергии и импульса. И хотя вероятность рассеяния фотонов на свободных электронах с ростом энергии фотонов также падает, но в указанном диапазоне энергий основную роль играет уже не фотоэффект, а эффект Комптона. [16]
В области энергий падающих уквантов примерно от 0 5 до 2 Мэв вероятность фотоэффекта становится очень малой. Действительно, фотоэффект может иметь место лишь для связанных электронов. Свободный электрон не может поглотить фотон - при этом не могут быть удовлетворены одновременно законы сохранения энергии и импульса. И хотя вероятность рассеяния фотонов на свободных электронах с ростом энергии фотонов также падает, но в указанном диапазоне энергий основную роль играет уже не фотоэффект, а эффект Комптона. [17]
 |
Схема опыта по изучению процесса ослабления у-лучей веществом фильтра. [18] |
С ростом энергии Y KBaHTa вероятность комптоновского рассеяния хотя и убывает, но медленнее, чем вероятность фотоэффекта. Поэтому, начиная с энергии в-0 6 Мэв, комптоновское рассеяние даже в тяжелых элементах преобладает над фотоэффектом. [19]
Когда же в азоте распространяются у-кванты с энергией 0 04 Мэв, вероятность эффекта Комптона в 5 раз превышает вероятность фотоэффекта. Аналогичное соотношение между вероятностями протекания этих двух процессов в свинце существует лишь для фотонов с энергией 1 5 Мэв. Большая вероятность фотоэффекта в свинце объясняется тем, что в тяжелом элементе свинца / ( - электроны связаны сильнее с ядром, чем в легком, и поэтому для выбивания их из атома требуются фотоны с большей энергией. [20]
В этом методе в качестве источника фотоэлектронов используются тонкие фольги из тяжелых веществ ( например, свинца), для которых особенно велика вероятность фотоэффекта. При этом одновременно возникают и комптоновские электроны, однако их энергия значительно меньше, поэтому оба эффекта могут быть легко разделены. [21]
Например, для железа энергия связи / ( - электрона а атоме равна 7 эв, в то время как вероятность комитоновокого рассеяния начинает преобладать над вероятностью фотоэффекта при энергии фотона 120000 эв. Скорость орбитального электрона ничтожно мала по сравнению со скоростью Y-КВЗНТОВ, которые распространяются независимо от величины своей энергии со скоростью света ci3 108 м / сек. Поэтому любой электрон до взаимодействия с квантом можно рассматривать как свободный и покоящийся. [22]
Преобладающим взаимодействием мягких гамма-квантов с веществом горных пород является фотоэффект, поэтому регистрируемая при ГГКС интенсивность мягкого гамма-излучения зависит в основном от вещественного состава породы, а не от ее плотности. Вероятность фотоэффекта резко возрастает при наличии в составе пород элементов с большим атомным номером. ГГКС используется для выделения в разрезе скважин углей и пород, содержащих тяжелые элементы. [23]
Этот закон положен в основу применения рентгеновских лучей для анализа смесей. Так как вероятность фотоэффекта ( а значит, и поглощающая способность вещества) зависит от энергии рентгеновских лучей, то использование для анализа рентгеновских установок, дающих непрерывный спектр лучей, затруднительно. Чаще для этой цели пользуются долгоживущими искусственными радиоактивными изотопами. [24]
Этот коэффициент носит название поперечного сечения фотоэлектрического поглощения. Поперечное сечение характеризует вероятность фотоэффекта, рассчитанную на один электрон. [25]
Дело в том, что анализ спектра f - лучей представляет очень трудную экспериментальную задачу, и получить одновременно хорошую эффективность и точность измерений не удается. При столь большом Z вероятность фотоэффекта на достаточно крупных кристаллах приближается к единице. Электроны, которым передается энергия ( - квантов, имеют ничтожный пробег ( доли миллиметра) и всю свою энергию оставляют в кристалле. Хотя точность определения энергии и в этом случае составляет несколько процентов ( или даже несколько десятков процентов), неорганические сцинтилляторы очень широко применяются для исследования спектра if - лучей. [26]
Как мы выяснили ранее, вероятность фотоэффекта очень сильно ( пропорционально Z5) зависит от заряда ядра Z; в тяжелых элементах поэтому относительная роль фотоэффекта оказывается значительно больше, чем в легких. Так, в свинце вероятность комптоновского рассеяния сравнивается с вероятностью фотоэффекта при энергиях около 500 кэв. [27]
При полном поглощении у-кванта атомом из внутренней оболочки последнего вырывается электрон, уносящий с собой всю поглощенную энергию. Этот процесс является частным случаем фотоэлектрического эффекта на отдельных атомах. Вероятность фотоэффекта зависит от соотношения между частотой падающего излучения и резонансными частотами атомов. Расчет показывает, что для более жестких у - лучей ( / iv0 l Мэв) величина цф оказывается пропорциональной Z4 и очень резко падает с ростом энергии фотона. [28]
При полном поглощении у-кванта атомом из внутренней оболочки последнего вырывается электрон, уносящий с собой всю поглощенную энергию. Этот процесс является частным случаем фотоэлектрического эффекта на отдельных атомах. Вероятность фотоэффекта зависит от соотношения между частотой падающего излучения и резонансными частотами атомов. Расчет показывает, что для более жестких у-лучей ( / zv0 l Мэв) величина ( Лф оказывается пропорциональной Z и очень резко падает с ростом энергии фотона. [29]
При фотоэффекте энергия гамма-кванта целиком передается одному из электронов атома вещества. Этот электрон выбрасывается из атома с энергией поглощенного гамма-кванта, уменьшенной на энергию связи электрона. Вероятность фотоэффекта велика, когда энергия гамма-кванта близка к энергии электрона на его орбите. [30]
Страницы: 1 2 3