Файл: Пикаев, А. К. Дозиметрия в радиационной химии.pdf

При этом термин «взаимодействие» относится к любым процессам, в которых происходит изменение энергии или направления кос­

где тп — масса столбика поглощающего вещества с сечением 1 см2 и толщиной I.

При выводе рассмотренных соотношений предполагалось, что пучок у-лучей проходит через вещество, состоящее из одного сорта атомов (например, через металл). Если вещество имеет сложный хи­ мический состав, то ц/р для него равно

Фотоны не имеют определенных величин пробегов. Поэтому используется термин — средний пробег В фотонов в веществе.

28

тителя, ослабляющего интенсивность нефильтрованного излуче­ ния в 2 раза. При прохождении этого вида излучения через погло­ титель длинноволновая часть спектра ослабляется сильнее корот­

по сравнению с у-лучами. Для последних d,/2не изменяется при ослаблении пучка.

В приложении к рентгеновскому излучению существует поня­

ратное отношение называется степенью однородности. Очевидно, для моноэнергетического излучения эти отношения равны еди­ нице; для немоноэнергетического излучения степень однородно­ сти всегда < 1, а степень неоднородности — > 1.

Для рентгеновского излучения применяется термин — эф­ фективный линейный коэффициент ослабления ц. Если толщина половинного ослабления некоторого немонохроматического излу­ чения такая же, как у монохроматического с коэффициентом ос­ лабления (I, то немонохроматическому излучению приписывают эффективную длину волны А,Эфф, равную длине волны монохрома­ тического излучения [23]. Существуют и другие определения по­ нятия ^офф. Например, Я,Эфф равна такой длине волны, которая делит спектр излучения на две части так, что суммарная интен­ сивность излучения с ). <( АЭфф равна интенсивности излучения с А, )> А0фф [23]. Понятие А.Эфф часто вводится в связи с ослаблением мощности дозы в пучке при его фильтрации. В этом случае Яэфф равна длине волны такого однородного пучка рентгеновских лу­ чей, мощность дозы в котором ослабляется при прохождении не­

мера материала в ослаблении интенсивности пучка фотонов играет главную роль один из трех рассмотренных выше процессов вза­ имодействия излучения с веществом. В табл. 5 приведены диапа­ зоны энергий фотонов, в которых доминирует один из этих трех процессов [121.

Каждый из трех основных процессов взаимодействия фотон­ ного излучения с веществом характеризуется соответствующими линейным и массовым коэффициентами ослабления.

29

Линейные коэффициенты ослабления обозначаются символа­ ми т . я и х соответственно для фотоэффекта, комптоновского рассея­ ния и образования пар. Обозначения массовых коэффициентов ос­ лабления таковы: т/р, а/р и х/р (р — плотность материала в г!см3). Очевидно,

Линейный коэффициент ослабления а состоит из двух частей. Одна часть asхарактеризует передачу энергии начального фотона рассеянному фотону, а другая часть <уа — передачу энергии на­ чального фотона электрону отдачи. Тогда

На рис. 10—13 приведены массовые коэффициенты ослабления и их составляющие для четырех различных материалов [8].

Коэффициент р/р характеризует полную вероятность взаимо­ действия с веществом, т. е. поглощение фотонов, их рассеяние и т. п. В расчетах поглощенной дозы, очевидно, необходимо учи­ тывать лишь поглощение фотонов, т. е. передачу энергии фотонов электронам вещества. Коэффициент, учитывающий только этот процесс, есть коэффициент передачи энергии. Он обозначается сим­ волом рк. Согласно [21], коэффициентом передачи энергии излу­ чения называется часть коэффициента ослабления, определяемая преобразованием энергии первичного у-излучения в энергию вто­ ричного корпускулярного излучения. Массовый коэффициент пе­ редачи энергии — это величина цк/р. По определению МКРЕ [21], массовый коэффициент передачи энергии материалу для косвен­ но ионизирующих частиц — это частное от деления dEK на произ­ ведение Е ,р и dl, где Е есть сумма энергий (исключая энергии покоя) косвенно ионизирующих частиц, падающих перпендику­ лярно на слой материала с толщиной dl и плотностью р, a dEKесть сумма кинетических энергий всех заряженных частиц, образо-

30

вавшихся в этом слое. Таким образом,

В комптоновском эффекте значительную роль играет рассеяние фотонов. Степень рассеяния, как уже отмечалось, характери­ зуется коэффициентом crs/p. При фотоэффекте возможно флуорес­ центное излучение, а процесс образования пар сопровождается аннигиляционным излучением. Поэтому

Р и с.' 10. Массовые коэффициенты ослабления для воздуха Рис. 11. Массовые коэффициенты ослабления для воды

Рис. 12. Массовые коэффициенты ослабления для алюминия Рис. 13. Массовые коэффициенты ослабления для свинца

31

При этом

где 6 — средняя энергия, выделившаяся с флуоресцентным излу­ чением, в расчете на фотон, поглощенный при фотоэффекте; hv — энергия падающего фотона; 2mc2lhv — поправка на излучение при аннигиляции позитрона.

В литературе часто встречается термин «массовый коэффициент поглощения» (обозначение р.п/р). Он равен

Уравнения (44) и (47) не учитывают образования тормозного излучения. Этот процесс в случае фотонов очень высокой энергии и материалов с большим атомным номером может привести к су­ щественному уменьшению количества энергии, поглощенной мате­ риалом. В большинстве других случаев роль этого процесса нич­ тожна.

С целью учета образования тормозного излучения использует­ ся массовый коэффициент поглощения энергии (его обозначение — Реп/р)- Он равен

расходуется на образование тормозного излучения в материале. Вопрос о коэффициентах р 0/р, р,к/р и дЙП/р обсуждается также

в главе IV. Там же приведены соответствующие таблицы.

Для химических соединений и их смесей значения ца/р, р.к/р и |ien/p находятся из величин этих коэффициентов для элементов их составляющих. Расчет производится тем же способом, что и в слу­ чае р/р.

Таким образом, при прохождении фотонного излучения через вещество главным процессом является образование вторичных электронов. Последние осуществляют ионизацию и возбуждение атомов и молекул среды, что в конечном итоге и приводит к ра­ диационно-химическим превращениям.

4. Корпускулярное излучение

Корпускулярные излучения образуются в результате внутри­ ядерных процессов или же генерируются специальными маши­ нами.

32