Коэффициенты передачи и поглощения энергии

 косвенно ионизирующего излучения

При рассмотрении прохождения излучения через вещество следует различать переданную веществу и перенесенную от поля в вещество поглощенную энергию излучения:

-    энергия излучения, переданная (сообщенная) веществу, находящемуся в объеме с массой dm, характеризует изменение состояния вещества в результате воздействия на него излучения;

-    энергия излучения, перенесенная от поля в вещество, находящееся в объеме с массой dm, характеризует изменение поля излучения в результате его взаимодействия с веществом.

Под термином «взаимодействие излучений с веществом» мы будем рассматривать лишь первичные элементарные акты взаимодействия, в которых не учитывается многократное рассеяние излучения в источнике и окружающей среде.

Характеристикой взаимодействия косвенно ионизирующего излучения с веществом является сумма начальных кинетических энергий всех заряженных ионизирующих частиц, высвобожденных незаряженными ионизирующими частицами в веществе, E_tr. Индекс tr[21] означает, что высвобождение этих частиц является следствием передачи энергии от излучения веществу, а результатом является потеря энергии излучения.

Величина , равная отношению средней доли энергии косвенно ионизирующего излучения с энергией E,которая преобразуется в кинетическую энергию заряженных частиц при прохождении элементарного пути dl в веществе, к длине этого пути, называется линейным коэффициентом передачи энергии излучения:

                           (3.7)

Здесь  dE_tr означает среднюю величину начальной энергии вторичных заряженных частиц, высвобождаемых на элемен-тарном пути dl вследствие взаимодействия первичного излу-чения с веществом. Размерность линейного коэффициента передачи энергии косвенно ионизирующего излучения − м^-1.

Величина , равная отношению m _tr (E) к плотности вещества r, называется массовым коэффициентом передачи энергии:

                           (3.8)

Размерность массового коэффициента передачи энергии косвенно ионизирующего излучения − м²/кг. Энергия, преданная косвенно ионизирующим излучением веществу не равна энергии, поглощенной веществом.

Торможение в веществе вторичных электронов, образую-щихся при взаимодействии первичных гамма-квантов с веществом, приводит к тому, что часть их кинетической энергии преобразуется в тормозное излучение. Такое фотонное излучение обладает непрерывным спектром с максимальным значением, равным энергии электрона.

Рис. 3.2. Зависимость доли энергии вторичных заряженных частиц g, переходящей в тормозное излучение от энергии первичных фотонов

g

0,1

0,01

0

2

4

6

E γ, МэВ

Воздух (Z эфф =7,64)

Pb (Z =82)

Тормозное излучение пере-носит часть энергии, передан-ной первичным излучением веществу, далеко от точки об-разования вторичного элект-рона.

Обозначая через g долю энергии заряженных частиц, которая затрачивается на тормозное излучение (подробнее см. раздел 2.3.2), можно ввести линейный m _en (E) и массовый m _{en , m} (E) коэффици-енты поглощения энергии:

m _en (E) = (1 – g)×m _tr (E);  (3.9)

m _en,m (E) = (1 – g)×m _tr,m (E).   (3.10)

На рисунке 3.2 изображена зависимость доли энергии электронов (вторичных заряженных частиц), переходящей в тормозное излучение, от энергии фотонов для разных сред.

Для химических соединений или сложных химических веществ массовые коэффициенты передачи и поглощения энергии фотонов получают суммированием:

,                  (3.11)

где m _m,i - массовый коэффициент i -го компонента с массовой долей w_i; = 1.