Взаимодействие гамма-излучения с веществом

1.

ОСНОВЫ
ДОЗИМЕТРИИ

2.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
ГАММАИЗЛУЧЕНИЯ
С ВЕЩЕСТВОМ

3.

При прохождении гамма-излучения через вещество ослабление излучения происходит за счет трех эффектов:
- фотоэлектрического эффекта (фотоэффекта);
- эффекта Комптона (комптон-эффекта);
- эффекта образования электрон-позитронной пары
(пар-эффекта).
Поэтому коэффициент ослабления представляет собой
сумму трех слагаемых:
= + +
Вклад фотоэффекта
Вклад комптон-эффекта
Вклад пар-эффекта

4.

5.

ЯДРО
ЭЛЕКТРОН
K
L
M
N
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ
УРОВЕНЬ

6.

ГАММА-КВАНТ

7.

ГАММА-КВАНТ
Е
Е
ФОТОЭЛЕКТРОН
Е Е

8.

Е Е

9.

РЕНТГЕНОВСКИЙ
КВАНТ
Е Е

10.

= 1,6 •10 -8 Z4,1 A E -3
E
линейный коэффициент фотоэлектрического
поглощения, см-1;
-
Энергия первичных гамма-квантов, МэВ;
Z - атомный номер вещества
А - атомный вес вещества
Вероятность фотоэффекта резко убывает с ростом энергии
гамма-излучения и возрастает с увеличением атомного
номера вещества

11.

Воздух
Вода
Свинец
Спектр фотоэлектронов
N
Е
Е
E
0,1
1
10
МэВ
При фотоэффекте все
образующиеся электроны имеют одну энергию

12.

13.

ГАММА-КВАНТ

14.

ГАММА-КВАНТ
Е
КОМПТОНОВСКИЙ
ЭЛЕКТРОН
РАССЕЯННЫЙ
ГАММА-КВАНТ

15.

ГАММА-КВАНТ
Е
Е
КОМПТОНОВСКИЙ
ЭЛЕКТРОН
Е !
РАССЕЯННЫЙ
ГАММА-КВАНТ
Е = Е + Е !

16.

ГАММА-КВАНТ
Е
Е
КОМПТОНОВСКИЙ
ЭЛЕКТРОН
Е !
РАССЕЯННЫЙ
ГАММА-КВАНТ
Е
Е =
1+
0,511
Е (1- cos )
Е 2
Е max =
0,25 + Е

17.

Спектр комптоновских
электронов
Е 1
N
Е 2
Е 3
Е 4
Е max
Е
С ростом энергии гамма-излучения коэффициент комптоновского взаимодействия вначале
возрастает, затем снижается
Е
Комптоновский электрон
может обладать любой
энергией от 0 до Е max

18.

19.

ГАММА-КВАНТ
Е
Энергия
образования
электроннопозитронной
пары равна
2mc2 (1,02 МэВ)
Е = 1,02 + Е + + Е -
Е +
ПОЗИТРОН
Е ЭЛЕКТРОН
Оставшаяся энергия
кванта преобразуется
в кинетическую энергию
частиц

20.

ГАММА-КВАНТ
Е
Е +
ПОЗИТРОН
Е ЭЛЕКТРОН

21.

Позитрон, встречаясь с электроном, аннигилирует.
Взамен пары частиц рождаются два кванта
Е !
ГАММА-КВАНТ
Е
Е !!
Е ЭЛЕКТРОН

22.

Свойства гамма-излучения
Конец