Detekcja cząstek rejestracja identyfikacja kinematyka Zjawiska
advertisement
Detekcja cząstek • rejestracja • identyfikacja • kinematyka Zjawiska towarzyszące przechodzeniu cząstek przez materię • • • • • jonizacja scyntylacje zjawiska w półprzewodnikach promieniowanie Czerenkowa promieniowanie hamowania (bremsstrahlung) • wielokrotne rozpraszanie • cząstki neutralne? Oddziaływanie promieniowania z materią •zjawisko fotoelektryczne - oddziaływanie z elektronem związanym w atomie – całkowita absorpcja kwantu •rozpraszanie komptonowskie - rozpraszanie kwantu na swobodnym elektronie – kwant zmienia energię i kierunek ruchu •tworzenie par elektron-pozyton - kwant znika, a pojawia się para elektron-pozyton Zjawisko fotoelektryczne m hv W 2 hv – energia fotonu W – praca wyjścia elektronu m – masa elektronu υ – prędkość wybitego elektronu 2 Zjawisko Comptona h 1 cos f i me c λi –długość fali padającego fotonu λf –długość fali rozproszonego fotonu θ – kąt rozproszenia fotonu Tworzenie par elektron-pozyton hv 2 me c 2 E E E K mec2 – energia spoczynkowa elektronu E + - energia kinetyczna pozytonu E - - energia kinetyczna elektronu EK – energia kinetyczna trzeciego ciała (najczęściej jądra atomowego) Detekcja gamma ucieczka rozproszonego fotonu – częściowa strata energii rozpraszanie Comptona absorbcja w zjawisku fotoelektrycznym tworzenie par ucieczka fotonu 0,511 MeV pochodzącego z anihilacji Widmo promieniowania gamma Współczynnik osłabienia wiązki prom. gamma N x N 0 e x Przechodzenie ciężkich cząstek naładowanych przez materię Jonizacja, wzbudzenia atomów Wielokrotne rozpraszanie Wielokrotne rozpraszanie Cząstka traci niewielką energię i nieznacznie zmienia kierunek w każdym akcie oddziaływania. Po przebyciu pewnej drogi w ośrodku… …zmniejsza się energia …i dekolimuje się pierwotna wiązka. przed po energia kierunek Wielokrotne rozpraszanie Intensywność wiązki w funkcji drogi przebytej w ośrodku: w wyniku wielokrotnego rozpraszania N (x) w wyniku procesów, w których cząstka traci znaczną część energii i wypada z wiązki lnN(x) N(0) N(0)/2 R0 x zasięg x proces statystyczny: N Nx N x N 0 e x Jonizacja Średnie straty energii na joniozację (formuła Bethe – Blocha): 2m e 2 c 2 dE 4e 4 z 2 2 nZ ln 2 2 2 dx me c I 1 ez – ładunek cząstki Z, A – wielkości charakteryzujące ośrodek – prędkość cząstki (v/c) I – energia jonizacji (I 13.5Z eV) n – koncentracja Jonizacja możliwa identyfikacja średnia gęstość jonizacji Krzywa Bragga droga przebyta w absorbencie zasięg Przechodzenie elektronów przez materię •Jonizacja - podobnie jak dla ciężkich cząstek naładowanych, •Oddziaływania nieelastyczne, wskutek których emitowane jest promieniowanie elektromagnetyczne (tzw. promieniowania hamowania) zaś elektron traci część swej energii, •Elastyczne zderzenia z elektronami i jądrami atomowymi wskutek których elektron zmienia kierunek swego ruchu, a w przypadku zderzeń z elektronami traci także część swej energii. Przechodzenie elektronów przez materię Przekrój czynny na jonizację dla małych energii elektronów E 0,1MeV Przekrój czynny rośnie z Z i szybko maleje z Przekrój czynny na rozpraszanie sprężyste również rośnie z Z i maleje z energią elektronów Przechodzenie elektronów przez materię Promieniowanie hamowania Proces istotny dla elektronów o dużej energii (relatywistycznych), pomijalny dla ciężkich cząstek (np. dla protonów) Przechodzenie elektronów przez materię Zmiana intensywności wiązki monoenergetycznych elektronów w materii. Zmiana intensywności wiązki elektronów o ciągłym widmie energii (z przemiany . Przechodzenie elektronów przez materię Związek między energią a zasięgiem elektronów w aluminium. (zasięg w mg/cm2) Promieniowanie rentgenowskie Widmo liniowe – jonizacja i wzbudzenia atomów Widmo ciągłe – promieniowanie hamowania
