Прохождение тяжелых заряженных частиц через вещество

Прохождение электронов через вещество.

Удельные потери энергии электронами. Прохождение электронов через вещество отличается от прохождения тяжёлых заряженных частиц. Главная причина - малая масса электрона. Это приводит к относительно большому изменению импульса электрона при каждом его столкновении с частицами среды, что вызывает заметное изменение направления движения электрона и как результат - электромагнитное радиационное излучение.

Электроны высоких энергий. Электроны высоких энергий (E > 100 МэВ) образуют в результате последовательных актов испускания γ-квантов (которые рождают затем электрон-позитронные пары) каскадные ливни (рис. 7). Каскадный ливень может быть инициирован и γ-квантом высокой энергии. В зависимости от толщины слоя вещества число электронов в ливне вначале быстро возрастает. Однако по мере развития каскада средняя энергия, приходящаяся на электрон, уменьшается. После того как она уменьшится настолько, что фотоны не смогут рождать электрон-позитронные пары, ливень прекращается. Число частиц в ливне для высокоэнергичных электронов может достигать 106.

Рис. 7. Каскадный ливень, вызванный высокоэнергичным электроном

Для высокоэнергичных электронов ионизация атомов является лишь одним из способов их взаимодействия со средой. При энергиях электронов Е ≈ 50 МэВ вероятности различных процессов составляют соответственно:

· упругие столкновения - 5 %;

· ионизация - 35 %;

· возбуждение атомов - 60 %.

Прохождение гамма квантов через вещество.