Закон ослабления гамма-излучения веществом

Он существенно от­личается от закона ослабления потока альфа- и бета-частиц. Пучок гамма-лучей поглощается непрерывно с увеличением толщины слоя поглотителя; его интенсивность не обращается в ноль ни при каких толщинах слоя поглотителя. Это значит, что, какой бы ни была тол­щина слоя вещества, нельзя пол­ностью поглотить поток гамма-лучей, а можно только ослабить его интенсивность в любое задан­ное число раз (рис. 2.2.). В этом существенное отличие характера ослабления гамма-излучения от ослабления потока альфа- и бета-частиц. Всегда можно подобрать такой слой вещества, в котором полностью поглощается поток альфа- или бета-частиц.

Толщина поглотителя

Δ_0,1 Δ_0,5

Рис. 2.2. Зависимость ослабления интенсивности гамма-излучения

от толщины поглотителя.

Закон ослабления пучка гам­ма-лучей имеет следующий вид:

I = I₀ e ^–μd,

где I - интенсивность пучка гамма-лу­чей, прошедших через слой поглотителя толщиной d;

I₀ - интенсивность падающего пучка гамма-лучей;

μ - линейный коэффициент ослабления, равный отно­сительному уменьшению интенсивности пучка гамма-лучей после прохождения слоя поглотителя толщиной 1 см.

Линейный коэффициент ослабления - суммарный коэффици­ент, который учитывает ослабление пучка гамма-лучей за счет всех трех процессов: фотоэффекта τ_ф, комптон-эффекта τ_к и образования пар τ_n. Таким образом, линейный коэффициент ослабления:

μ = τ_ф + τ_к + τ_n.

Поскольку значение μ зависит от энергии поглощаемого пучка гамма-квантов и от материала поглотителя, то его можно выразить через отношение μ/ρ, где ρ - плотность вещества. В этом случае коэффициент μ будет носить название массового коэффициента ослабления. Закон ослабления может быть выражен также через слой половинного ослабления (Δ_1/2). Толщина поглотителя, после прохождения которого интенсивность излучения ослабляется вдвое, называется слоем половинного ослабления; Δ_1/2 измеряется в единицах поверхностной плотности (мг/см²) и зависит от энергии излучения и плотности поглотителя. Между линейным коэффициентом ослабления и слоем половинного ослабления существует следующая взаимосвязь:

Δ_1/2 = 0,693/μ или μ = 0,693/Δ_1/2

Зная слой половинного ослабления, можно довольно легко определить, какой нужно взять слой поглотителя, чтобы ослабить излучение в данное число раз. Например, один слой уменьшает интенсивность излучения в 2 раза, два слоя - в 4 раза, три слоя - в 8 раз и т. д., n слоев - в 2ⁿ paз. Следовательно, чтобы ослабить интенсивность излучения, например в 512 раз, надо взять столько слоев половинного ослабления n, чтобы 2ⁿ = 512. В нашем случае n равно 9, т. е. девять слоев половинного ослабления уменьшают интенсивность излучения в 512 раз.