ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Взаимодействие быстрых электронов с веществом из "Применение ускорителей электронов в радиационной химии" Основные процессы взаимодействия быстрых электронов с веществом — упругое рассеяние электронов, неупрутое столкновение с атомами вещества и возникновение тормозного излучения. [c.7] Д — толщина фольги, г/см = 0,51 1—— величина, пропорциональная энергии электронов, Мэе = ю с — отношение скорости электрона к скорости света. [c.8] Если в формуле пренебречь медленно изменяющимся с толщиной слоя вещества логарифмическим множителем, то среднее значение у гла отклонения электронов пучка будет пропорционально У А. Более строгая теория рассеяния электронов на малые углы была разработана Мольером и др. (см., например, [12, 14]). [c.8] Если энергия электронов в пучке такова, что при данной толщине слоя вещества уже нельзя пренебречь потерями энергии, рассеяние принимает диффузный характер. В этом случае средний угол рассеяния достигает максимальной величины 33° [15]. В результате многократного рассеяния определенная часть электронов отклоняется на угол, значительно превосходящий средний, что приводит к образованию обратно рассеянных электронов, число которых достигает насыщения при толщине рассеивающего слоя 30—50% максимального пробега электронов в данном веществе [15]. [c.8] Передаваемая при единичном столкновении быстрого электрона с атомом вещества энергия очень мала по сравнению с его начальной кинетической энергией, но каждый быстрый электрон претерпевает на своем пути большое число таких столкновений. [c.9] Средний потенциал ионизации для некоторых веществ определен экспериментально он может быть также вычислен приближенно по формуле /=13,5Z [15—17]. [c.9] На рис. 1.1 приведена зависимость средних ионизационных потерь от энергии электронов, вычисленных по формуле Бете, для некоторых веществ (по данным таблиц Нелмса [18]). [c.9] Нейтральный атом будет находиться в основном состоянии, если электрон захватился в тройном ударе еще с одной частицей (электроном, атомом, молекулой), которая берет на себя освободившуюся энергию связи, увеличивая тем самым свою собственную кинетическую энергию [7]. В том случае, когда электрон просто захватывается положительным ионом, образуется сильно возбужденный нейтральный атом (молекула), который либо возвращается в свое основное состояние с излучением кванта света, либо передает избыток энергии свободгюму электрону или другому атому. [c.10] Если электрон в процессе прохождения через слой вещества испытывает ускорение в поле ядра или электронов атома, то, как известно из квантовой электродинамики, он должен испускать электромагнитное излучение, которое называют тормозным. Это излучение характеризуется непрерывным сп ктром, убывающим монотонно вплоть до первоначальной энергии электронов. [c.11] Если энергия -квантов высокоэнергетической части спектра тормозного излучения превышает пороги фотоядерных реакций некоторых стабильных изотопов элементов, входящих в облучаемые обьекты, то в последних возникает наведенная радиоактивность. [c.11] Наблюдаемое в опытах распределение поглощенной энергии электронов по глубине вещества (рис. 1.2) может быть качественно объяснено на основе рассмотренных выше процессов взаимодействия. [c.11] Поглощенная энергия пропорциональна площади под частью кривой нормального распределения, ограниченной осью ординат и прямой, смещенной параллельно ей вправо на величину, равную суммарной толщине фольги и воздушного промежутка г/см ). [c.13] Рассчитанное число электронов, поглотившихся в фольге, находится в согласии с экспериментальными данными автора этой же работы, а также с результатами, приведенными в известной работе Маршалла и Уорда [29]. [c.13] На рис. 1.3 изображено полученное с использованием данных работы [28] распределение поглощенной дозы для электронов различной энергии. Полученное распределение подтверждается экспериментом (см., например, работы [30—32]). [c.13] Это уравнение учитывает описанное выше изменение формы распределения с уменьшением энергии электронов (при Г 1 Мэе) в результате поглощения заметной части энергии пучка в фольге выходного окна ускорителя (отношение будет возрастать см. рис. 1.3). [c.14] Последнее уравнение близко но своим коэффициентам к уравнению кривой распределения поглощенной дозы, полученному в работе [34], где в качестве аргумента выбрана кинетическая энергия электронов, а нелинейная зависимость пробега электронов от энергии учтена введением специального табулированного коэффициента. [c.15] Следует отметить, что распределение поглощенной дозы по глубине вещества претерпевает значительные изменения, если падение электронов на облучаемый объект отличается от нормального. Уже при угле падения пучка электронов 45 максимум кривой сдвигается непосредственно к поверхности и задний фронт становится еще более пологим заметно увеличивается доля энергии электронов, выходящих из облучаемого объекта, за счет обратного и боковых потоков, обусловленных многократным рассеянием [35, 36]. [c.15] Распределение поглощенной дозы может претерпевать также заметные изменения, если толщина облучаемого объекта меньше максимального пробега электронов и, особенно, если объект находится на подложке из материала с большим атомным номером в результате уменьшения (увеличения) числа обратно рассеянных электронов, а также при облучении многослойных систем с воздушными промежутками (вследствие потери в них части энергии первичными и вторичными электронами и их рассеяния). [c.15] Вернуться к основной статье