Физика \ Дозиметрия ионизирующих излучений

Дозиметрические характеристики поля излучения. Дозовые характеристики, однозначно характеризующие радиационный эффект, страница 7

Томсоновское рассеяние - частный случай комптоновского рассеяния. Согласно классической теории рассеяния электромагнитного излучения атом рассматривается как гармонический осциллятор. Электрон под действием на него электромагнитной волны определенной длины начинает совершать вынужденные колебания, и следовательно, сам становится излучателем электромагнитных волн. При этом длины падающей и рассеянной волн совпадают.

Эффект образования пар- эффект рождения фотоном электрон-позитронной пары в поле ядра или электрона.

E_П = E₀ - 2m₀c².

Сечение эффекта образования пар:

;

s_п ~ Z².

Пары могут образоваться как в поле ядра, так и в поле электрона. Но вероятность образования пары в поле электрона намного меньше в следствие увеличения отдачи (из-за малости массы).

Время жизни позитрона определяется его скоростью. Термолизация позитрона приводит к процессу аннигиляции.

Вероятность аннигиляции позитрона с электроном определяется сечением аннигиляции:

, где v - скорость позитрона.

При замедлении позитрона вероятность аннигиляции увеличивается. Возникшие в процессе аннигиляции пары g-квантов разлетаются в противоположные стороны.

Ядерный фотоэффект- (g, n)-реакция - процесс поглощения фотонов ядром с последующим испусканием нейтрона.

Общий характер взаимодействия g-излучения с веществом

Всю шкалу энергий можно разбить на три интервала. В области малых энергий основным механизмом взаимодействия g-излучения со средой является фотоэффект, в промежуточной области - эффект Комптона и при больших энергиях - эффект образования электрон-позитронных пар. Граница фотоэффекта для воздуха - 20 кэВ, для свинца - 0,5 МэВ; эффекта образования пар в воздухе - 23 МэВ, в свинце - 4,7 МэВ.

Эффективный атомный номер сложного вещества - атомный номер такого условного простого вещества, для которого передача энергии излучения, рассчитанная на один электрон среды, является такой же.

Понятие Z_эфф используется только для фотонов, которые взаимодействуют в основном с электронной подсистемой. Поэтому оперируют сечением на один электрон.

Микроскопическое сечение, рассчитанное на один электрон в зависимости от процесса по разному зависит от Z, следовательно, Z_эфф различно для каждого из эффектов:

Фотоэффект: ;

Эффект Комптона: Z_эфф - не имеет смысла;

Эффект образования пар: .

Вещество	r, г/см³	Z_эфф, ФЭФ	Z_эфф, ЭОП
Воздух	1,293 Ч 10^-3	7,64	7,36
Вода	1,0	7,42	6,60
Мышцы	1,0	7,42	6,60
Подкожный жир	0,91	5,92	5,2
Костная ткань	1,85	13,8	10,0

В основе костной ткани: Ca₃(PO₄)₃F, Cl, OH, CO₂.

В дозиметрии стараются использовать воздухоэквивалентные и тканеэквивалентные материалы.

Роль вторичного излучения. Коэффициент передачи энергии.

Коэффициент истинного (полного) поглощения

При взаимодействии g-излучения со средой образуются фотоэлектроны, комптоновские электроны и электрон-позитронные пары, а также рассеянные и аннигиляционные g-кванты.

Микроскопическое сечение:

s = s_K + s_S;

Макроскопическое сечение:

m = m_K + m_S;

m_tr - линейный коэффициент ослабления (поглощения), характеризует часть энергии, переданную вторичным частицам.

m_tr,m - массовый коэффициент ослабления.

Данные коэффициенты характеризуют керму.

Вторичные заряженные частицы тратят энергию на тормозное излучение.

m_en = m_tr Ч (1 - g) - истинный коэффициент поглощения.

g - часть энергии вторичных заряженных частиц, которую они тратят на торможение:

;