ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЯДЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ

§ 21. ВИДЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

Для того чтобы уметь регистрировать ядерное излучение и для того чтобы уметь от него защищаться (если это нужно), «необходимо знать, за счет каких процессов теряет свою энергию частица, проходя через вещество; какова проникающая способность частиц; как зависят вероятности различных процессов взаимодействия от параметров частицы (заряда, массы, энергии) и от свойств вещества (заряда ядер, плотности, ионизационного потенциала).

Перечислим основные процессы взаимодействия заряженных частиц и с веществом (вопрос о взаимодействии нейтронов будет рассмотрен отдельно в главе, посвященной физике нейтронов).

Взаимодействие заряженных частиц со средой. 1. Основной причиной потерь энергии заряженной частицей при прохождении через вещество являются столкновения ее с атомами этого вещества. Ввиду того что масса ядра всегда велика по сравнению с массой электронов атома, можно достаточно четко провести различие между «электронными столкновениями», при которых энергия падающей частицы передается одному из электронов атома, в результате чего происходит возбуждение или ионизация атома (неупругое столкновение), и «ядерными столкновениями», при которых импульс и кинетическая энергия частицы частично переходят в поступательное движение атома как целого (упругое столкновение). Повторяясь, эти ядерные столкновения приводят к мнократному рассеянию частиц в веществе.

2. Существенную роль в потерях энергии легких заряженных частиц (электронов) играет также радиационное торможение. Сущность этого процесса заключается в том, что при рассеянии заряженной частицы кулоноваким полем ядра или электрона эта частица получает ускорение, что в соответствии с законами

электродинамиюи всегда приводит к электромагнитному излучению. Возникает непрерывный спектр тормозное излучение.

3. В случае тяжелой частицы (протон, -частица и когда ее энергия достаточно велика для преодоления кулоновского барьера ядра, может произойти также процесс потенциального рассеяния на ядрах или же ядерная реакция, сопровождающаяся вылетом из ядра различных частиц, испусканием делением ядра и др.

4. При движении заряженной частицы в среде со скоростью, превышающей фазовую скорость света в этой среде где показатель преломления среды, возникает специфическое свечение, названное излучением Вавилова-Черепкова.

Взаимодействие y-лучей со средой, проходя через вещество, теряют свою энергию главным образом за счет следующих явлений.

1. Комптон-эффект, или рассеяние на электронах, при котором фотоны передают часть своей энергии электронам атома.

2. Фотоэффект, или поглощение атомом, когда вся энергия фотона передается электрону, вылетающему в результате этого из атома.

3. Образование электрон-позитронных пар — процесс, который может происходить в поле ядра или другой частицы при энергиях

4. Ядерные реакции, возникающие обычно при энергиях превышающих

Рассмотрим каждый из перечисленных процессов подробно.