Cтраница 2
Это соотношение отличается от (2.3.4) тем, что там справа стояла единица. Следовательно, комптоновское взаимодействие излучения с веществом не может, вообще говоря, привести к равновесному распределению излучения. Стационарное состояние, к которому приводят эти процессы, не описывается распределением Планка. [16]
Если облучаемые материалы имеют сложный состав, то-комптоновское поглощение должно наблюдаться у элементов, которые преобладают в смеси. Поглощение моноэнергетического излучения с энергией, при которой комптоновское взаимодействие не играет роли. [17]
Поскольку при эффекте Комптона фотон взаимодействует с электроном, вероятность комптоновского взаимодействия зависит от числа электронов, приходящихся на единицу площади поперечного сечения. Коэфициент поглощения о обычно рассматривают как сумму двух величин, аа и as, причем эта сумма связана с вероятностью комптоновского взаимодействия; за является мерой той части энергии падающего фотона, которая превращается в энергию электрона, а os соответствует той части этой энергии, которую сохраняет рассеянный фотон. То обстоятельство, что а относится к отдельному фотону, тогда как aa и os представляют собой средние величины для большого числа фотонов, не имеет существенного значения. [18]
При эффекте Комптона общее число фотонов остается неизменным, хотя они теряют энергию, что приводит к уменьшению их частоты и, кроме того, к изменению направления их движения. Эти рассеянные фотоны также могут вызывать ионизацию вещества. Вероятность комптоновского взаимодействия зависит от числа электронов, приходящихся на единицу площади поперечного сечения. [19]
Комптона и явлением образования пар. Энергии квантов, приведенные в табл. 1, изменяются в пределах от 87 до 2620 кэв. В случае легких элементов ( из которых в основном состоят естественные объекты биологического происхождения) поглощение излучения с энергиями от 200 до 2000 кэв, обусловленное фотоэффектом и образованием пар, ничтожно по сравнению с поглощением вследствие эффекта Комптона. Фотоэффект имеет меньшее значение, чем эффект Комптона, даже для диапазона энергий характеристического рентгеновского излучения, испускаемого изотопами семейства тория; поскольку вклад подобного излучения в общую величину суммарной дозы, обусловленной распадом этих изотопов, оказывается значительно меньше 1 %, то во всех наших рассуждениях поглощением такого типа можно смело пренебречь. Сечение образования пар достигает измеримых величин только для максимальной энергии - [ - квантов ThC, равной 2 62 Мэв. При таких энергиях тс равно 0 04 а. Принимая это во внимание, мы получим в результате расчета мощность дозы, создаваемой излучением тория и продуктов его распада, которая только на несколько десятых процента ниже мощности дозы, которую мы получили бы, учитывая только комптоновское поглощение. Это допустимо, поскольку можно пренебречь энергией связи электронов, взаимодействующих с квантом; отсюда следует, что сечение комптоновского взаимодействия прямо пропорционально числу электронов, приходящихся на I см3 вещества. [20]
Поглощение у-лучей в веществе происходит по одному из трех механизмов. Если энергия vKBaHTOB составляет около 10 кэв ( К 1 5 А), то при взаимодействии фотона с атомом наблюдается фотоэлектрический эффект. Кинетическая энергия выбитого электрона равна энергии поглощенного фотона за вычетом энергии, необходимой для удаления электрона из атома. Фотон при этом полностью поглощается и, следовательно, такой процесс не изменяет энергию фотонов проходящего пучка, а лишь уменьшает общее число фотонов. По мере увеличения энергии падающих фотонов существенную роль начинает играть эффект Комптона. Фотон сталкивается с атомным электроном и претерпевает упругое рассеяние, при этом энергия падающего кванта распределяется между электроном отдачи и фотоном рассеяния. Возникающий электрон отдачи, в свою очередь, вызывает ионизацию вещества. В случае эффекта Комптона общее число фотонов остается неизменным, хотя энергия их уменьшается ( увеличивается длина волны А) и, кроме того, изменяется направление их движения. Эти рассеянные фотоны также могут вызывать ионизацию вещества. Вероятность комптоновского взаимодействия зависит от числа электронов, приходящихся на единицу площади поперечного сечения вещества. Если энергия у-квантов больше 1 02 Мэв ( ЯЮ-2А), то более вероятен третий процесс - образование пар. Фотон при этом превращается в пару электрон - позитрон. [21]