250 При рассмотрении процессов взаимодействия элементарных частиц пользуются понятием «поперечное сечение взаимодействия» (а), измеряющееся в см2. Различают дифференциальное поперечное сечение и полное поперечное сечение взаимодействия. Полное поперечное сечение взаимодействия определяется из взаимосвязи числа актов взаимодействия за 1 сек (/?), рассчитанное на объем в 1см3, числа атомных ядер в 1см3 среды (/V) и числа частиц, пронизывающих за 1 сек. площадь в 1см2 (и): Л а Л Г л , (5.1) откуда для пропорциональности о получается размерность 1 см3•сек 1 1 (5.2) см3 см2 хсек Если п~ 1 и N“1, то т.е. о равно вероятности того, что произойдет акт взаимодействия в условиях, когда за 1 сек. площадка в 1 см2 пронизывается одной частицей, причем в объеме в 1 см3 находится одно атомное ядро, вступающее во взаимодействие рассматриваемого типа. Дифференциальное поперечное сечение определяет вероятность какогонибудь частного случая взаимодействия частиц. Так, например, если в результате взаимодействия одна из частиц передает другой частице энергию, заключенную в пределах от Е до Е+с1Е, и испытывает отклонения внутри телесного угла сЮ., ограниченного в сферической координатной системе 0, 0+^/9 и (р+гЛр, то тогда вероятное число таких взаимодействий выразится следующим образом: сШ = п N а(Еу 0, ср) с1Е сЮ., (5.3) где в с/0 */ф. Очевидно, полное и дифференциальное поперечное сечения связаны между собой соотношением: тс 2 л а = Г I 1 а(^>в,ф)51П0<#:бКк/ф. (5.4) /1-00=0 ф=0 |
177 5.2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ЗАЩИТНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ СНИЖЕНИЯ МОЩНОСТИ ДОЗЫ В ЗДАНИЯХ Классическая теория и практика измерений ионизирующих излучений основана на применении законов ионизации среды заряженными частицами различной природы. Легкие и тяжелые заряженные частицы электроны, позитроны, а-частицы входят в сосгав лучей, испускаемых радиоактивными элементами. Появление движущихся электронов сопровождает также распространение пучка рентгеновских или у-лучей через любую среДУВ общем случае, в результате взаимодействия с атомами среды, движущийся заряд постепенно теряет свою энергию на возбуждение и ионизацию атомов этой среды и на излучение при торможении. Кроме того, упругие столкновения приводят к перераспределению кинетической энергии между сталкивающимися частицами. Квантовая механика даег возможность рассчитать с удовлетворительной точностью перечисленные выше процессы. Количественные результаты зависят как от свойств среды (плотность, атомный номер), так и от природы движущийся частицы (энергия, заряд, масса). При рассмотрении процессов взаимодействия элементарных частиц пользуются понятием “поперечное сечение взаимодействия” а, измеряющееся в см2. Различаю! дифференциальное поперечное сечение и полное поперечное сечение взаимодействия. Полное поперечное сечение взаимодействия определяется из взаимосвязи числа актов взаимодействия за I сек (К), рассчитанное на объем в I см3, числа атомных ядер в 1 см3 среды (К) и числа частиц, пронизывающих за 1 сек площадь в I см2 (п): К = а N п, (5.3) откуда для множителя пропорциональности а получается размерность 178 [И] см3 * сек [а] =-------------=-----------------------=см2 [N1 • [п] 1_ _1____ см3 см2 • сек Если п = 1 и N = 1, то Я = а, т.е. а равно вероятности того, что произойдет акт взаимодействия в условиях, когда за 1 сек площадка в 1 см2 пронизывается одной частицей, причем в объеме в 1 см3 находится одно атомное ядро, вступающее во взаимодействие рассматриваемого типа. Дифференциальное поперечное сечение определяет вероятность какогонибудь частного случая взаимодействия частиц. Гак, например, если в результате взаимодейегвия одна из частиц передает другой частице энергию, заключенную в пределах от Е до Е + с!Н, и испытывает отклонение внутри телесного угла (Ю, ограниченного в сферической координатной сиегеме О, 0 + (10 и (р, (р + с!<р, то тогда вероятное число таких взаимодействий выразится следующим образом сЖ = п N а (Е, 0, <р) 6Е сЮ , (5.4) где <Ю = $ш 0 (10 с!ф Очевидно, полное и дифференциальное поперечное сечения связаны между собой соотношением: Етах п 2я ст= I \ \ а (Е, 0, <р) 51п 0 с!Е <Ш <кр (5.5) Е=0 0=0 <р=0 Элементарные акты упругого рассеяния движущихся электронов происходят в результате их взаимодейегвия с электрическим зарядом атомов среды. При упругом рассеяний кинетическая энергия относительного движения пс меняегся; меняется лишь направление движения. Угловое распределение упруго рассеянных электронов зависит от их скорости и от атомного номера среды. Отклонение на большие углы, до 180й, происходит в тех случаях, когда частица проходит вблизи атомного ядра. Теорией установлено, что гораздо чаще частица проходит на сравнительно большом расстоянии от атомного ядра; при этом она испытывает отклонения на очень малый угол. При неупругих столкновениях происходит возбуждение или ионизация атома и торможение частицы. По мере увеличения энергии первичной час1 |