Пробег альфа-частиц
Путь, который проходит a-частица до полной потери энергии, называется пробегом a-частицы.
Траектории a-частиц в веществе прямолинейны, что особенно ясно можно видеть на фотографии следов a-частиц в камере Вильсона (рис. 1.2).
Прямолинейность траектории a-частиц объясняется тем, что масса их приблизительно в 7×10 3 раз больше массы электронов, с которыми они взаимодействуют, проходя через электронную оболочку атомов или молекул. Поэтому при поглощении a-частиц веществом они постепенно теряют свою энергию, передавая ее электронам, но не получают при этом импульса, достаточного для заметного отклонения их от прямолинейного пути. Постепенно отдавая свою энергию электронам, a-частица на конечном отрезке пути задерживается в веществе и перестает оказывать какое-нибудь действие. Величина пробега a-частицы, таким образом, зависит не от длины пути, проходимого a-частицами в веществе, а от числа молекул, встреченных a-частицами. Поэтому следует ожидать, что величина пробега a-частиц будет обратно пропорциональна концентрации молекул вещества. Это подтверждается на опыте, который показывает, что величина пробега a-частиц обратно пропорциональна плотности данного газа.
Величина пробега a-частиц может быть определена при наблюдении какого-либо их действия на различном расстоянии от источника излучения. Таким образом, величину пробега a-частиц можно определить, наблюдая уменьшение числа сцинтилляций, даваемых a-частицами на экране, покрытом сернистым цинком, при увеличении расстояния между источником излучения и экраном. При удалении источника a -излучения на расстояние, равное пробегу a-частиц, сцинтилляции прекращаются.
Гейгером и Неттолом установлено, что для всех a-излучателей естественных радиоактивных семейств связь между постоянной a-распада (l) и пробегом (R) выражается уравнением:
lnl = A + BlnR (1.1)
где А и В – постоянные.
Из уравнения следует, что чем меньше период полураспада, тем больше энергия a-частиц.
Естественные радиоактивные изотопы испускают a— частицы с энергией 4–9 Мэв, что соответствует скорости 1,4 – 2,1×10 9 см/сек (14000 –21000 км/сек).
Зависимость между Е (в Мэв) и скоростью a— частиц (см/с) описывается уравнением:
E = 2,08×10 -18 V 2 (1.2)
Длина пробега a— частиц в воздухе при 760 мм.рт.ст. и температуре 15 о С зависит от энергии a-частиц (МэВ) или соответственно от начальной скорости определяется по формуле:
R = K×Ea 3/2 (1.3)
(Величина К зависит от единиц измерения и среды, и, если энергия в Мэв, среда – воздух, Р = 760 мм рт.ст., температура 15 о С), то для воздуха величину пробега от энергии a-частицы можно определить по формуле:
При изменении энергии a-частиц от 4 до 9 Мэв длина пробега их в воздухе возрастает от 2,6 до 9 см. Пробег a-частиц в жидкостях и твердых телах измеряется десятками микрон.
Например, a-частица RaC c E = 9,7 Mэв пробегает в воздухе 7,7 см, в литии » 130 микрон, в железе – 19 микрон, в платине – 13 микрон.
В общем случае, величина пробега:
1) обратно пропорциональна плотности вещества (правило Брегга-Климана);
2) прямо пропорциональна корню квадратному из атомного веса. По этому правилу можно определить пробег в другом веществе, если известен пробег в воздухе.
Пользуясь этим законом, можем вычислить величину пробега a-частиц в любом веществе с точностью ± 15 % по формуле:
R =Ro×
(1.5)
где R – пробег a-частицы в веществе;
Ro – пробег a-частицы в воздухе;
rо и A0– соответствующие значения для воздуха, причем для воздуха rо =1,29 г/л, атомная масса принимается равной 14,4.
r, А – плотность и атомный вес вещества.
R @ 3×10 -4 
(1.6)
где r – плотность поглощающего вещества;
А– его атомная масса;
R0 – величина пробега в воздухе.
На практике удобно выражать эту зависимость в единицах массы вещества, приходящейся на 1 см 2 , а именно (г/см 2 ):
(1.7)
Для характеристики различных поглотителей вводится понятие атомной тормозной способности вещества, которая принимается пропорциональной числу атомов данного вещества, поглощающего a-излучение, так же как и эквивалентное число атомов (O2, N2) воздуха. Относительная тормозная способность S выражается следующим образом:
: 
(1.8)
где do,dr – эквивалентная толщина воздушного слоя и толщина поглощающего слоя вещества, соответственно
r – плотность вещества;
А – его атомная масса;
ro и Ao – соответствующие значения для воздуха, причем для воздуха атомный вес принимается равным 14,4.
Наблюдения показали, что тормозная способность S увеличивается с увеличением атомного веса поглощающего элемента приблизительно пропорционально корню квадратному из атомного веса.
Экспериментально установлено, что отношение относительной тормозной способности S к корню квадратному из атомного веса приблизительно постоянно для различных химических элементов.
– Относительная тормозная способность элементов в зависимости от атомного номера и массы
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Источник