Energiyani chiziqli uzatish

Dozimetriyada chiziqli energiya uzatish (ECHU) — ionlashtiruvchi zarrachaning birlik masofada bosib oʻtadigan materialga oʻtkazadigan energiya miqdori. U radiatsiyaning moddaga taʼsirini tavsiflaydi. Bu modda boʻylab harakatlanayotgan zaryadlangan ionlashtiruvchi zarrachaga taʼsir etuvchi toʻxtatuvchi kuch bilan bir xil. Taʼrifga koʻra, ECHU ijobiy miqdordir. ECHU nurlanishning tabiatiga, shuningdek, oʻtgan materialga bogʻliq.

Yuqori ECHU nurlanishni tezroq sekinlashtiradi, odatda himoya qilishni samaraliroq qiladi va chuqur kirib borishning oldini oladi. Boshqa tomondan, toʻplangan energiyaning yuqori konsentratsiyasi zarrachalar yoʻli yaqinidagi har qanday mikroskopik tuzilmalarga jiddiyroq zarar etkazishi mumkin. Agar mikroskopik nuqson, biologik hujayralar va mikroelektronikada boʻlgani kabi, kattaroq nosozlikka olib kelishi mumkin boʻlsa, ECHU radiatsiya shikastlanishining baʼzan soʻrilgan dozaga nomutanosibligini tushuntirishga yordam beradi. Dozimetriya bu taʼsirni radiatsiya ogʻirligi omillari bilan aniqlashga harakat qiladi.

Chiziqli energiya uzatish toʻxtash kuchi bilan chambarchas bogʻliq, chunki ikkalasi ham sekinlashtiruvchi kuchga teng. Cheklanmagan chiziqli energiya uzatish, quyida muhokama qilinganidek, chiziqli elektron toʻxtash kuchi bilan bir xil. Ammo toʻxtash kuchi va ECHU tushunchalari bir-biridan farq qiladi, chunki umumiy toʻxtash kuchi yadroviy toʻxtatuvchi quvvat komponentiga ega va bu komponent elektron qoʻzgʻalishga olib kelmaydi. Shunday qilib, yadroviy toʻxtatish kuchi ECHUda mavjud emas. ECHU uchun mos SI birligi Nyutondir, lekin u odatda mikrometrga kiloelektronvolts (keV/mkm) yoki santimetr uchun megaelektronvolts (MeV/sm) birliklarida ifodalanadi. Tibbiy fiziklar va radiobiologlar odatda chiziqli energiya uzatish haqida gapirishsa, koʻpchilik tibbiy boʻlmagan fiziklar quvvatni toʻxtatish haqida gapirishadi.

Cheklangan va cheklanmagan ECHU

Birlamchi zaryadlangan zarracha tomonidan ionlanish jarayonida hosil boʻladigan ikkilamchi elektronlar, agar ularning energiyasi oʻzlari ionlasha oladigan darajada katta boʻlsa, shartli ravishda delta nurlari deb ataladi. Koʻpgina tadqiqotlar asosiy zarrachalar yoʻli yaqinida uzatiladigan energiyaga qaratilgan va shuning uchun maʼlum bir D qiymatidan kattaroq energiyaga ega delta nurlarini hosil qiluvchi oʻzaro taʼsirlarni istisno qiladi. Bu energiya chegarasi energiyani asosiy zarracha izidan uzoqda olib yuradigan ikkilamchi elektronlarni istisno qilish uchun moʻljallangan, chunki kattaroq energiya kattaroq diapazonni nazarda tutadi. Ushbu yaqinlashish ikkilamchi nurlanishning yoʻnalishli taqsimlanishini va delta nurlarining chiziqli boʻlmagan yoʻlini eʼtiborsiz qoldiradi, ammo analitik baholashni soddalashtiradi.

Radiatsiya turlariga qoʻllanilishi

Ernest Rezerford radioaktivlikni oʻrganish davomida radioaktiv parchalanish paytida yuzaga keladigan uch turdagi emissiya uchun alfa nurlari, beta nurlari va gamma nurlari atamalarini yaratdi.

Alfa zarralar va boshqa musbat ionlar

Chiziqli energiya almashinuvi eng yaxshi monoenergetik ionlar, yaʼni protonlar, alfa zarralari va kosmik nurlarda topilgan yoki zarracha tezlatgichlari tomonidan ishlab chiqarilgan HZE ionlari deb ataladigan ogʻirroq yadrolar uchun aniqlanadi. Ushbu zarralar nisbatan toʻgʻri yoʻl atrofida tor diametrda tez-tez toʻgʻridan-toʻgʻri ionlanishlarga olib keladi va shu bilan doimiy sekinlashuvga yaqinlashadi. Ular sekinlashganda, oʻzgaruvchan zarrachalar kesimi ECHU ni oʻzgartiradi, odatda absorber bilan termal muvozanatga erishishdan oldin, yaʼni diapazon tugashidan oldin uni Bragg choʻqqisiga oshiradi. Muvozanat holatida tushgan zarracha mohiyatan dam oladi yoki soʻriladi, bunda ECHU aniqlanmagan.

ECHU zarrachalar yoʻlida oʻzgarganligi sababli, tarqalishni ifodalash uchun koʻpincha oʻrtacha qiymat ishlatiladi. Adabiyotda yoʻl uzunligi boʻyicha yoki soʻrilgan dozada tortilgan oʻrtacha koʻrsatkichlar mavjud, ikkinchisi esa dozimetriyada koʻproq uchraydi. Bu oʻrtacha koʻrsatkichlar yuqori ECHU ga ega boʻlgan ogʻir zarralar uchun keng ajratilmagan, ammo farq quyida muhokama qilinadigan boshqa turdagi nurlanishlarda muhimroq boʻladi.

Beta zarralar

Yadro parchalanishida hosil boʻlgan elektronlar beta zarralari deb ataladi. Atomlarga nisbatan massasi past boʻlganligi uchun ular ogʻirroq zarrachalardan koʻra koʻproq yadrolar (Coulomb yoki Rezerford tarqalishi) tomonidan kuchli sochilgan. Shuning uchun beta zarracha izlari egri. Atomlarni ionlashda ikkilamchi elektronlar (delta nurlari) hosil qilishdan tashqari, ular bremsstrahlung fotonlarini ham ishlab chiqaradi. Beta-nurlanishning maksimal diapazoni eksperimental ravishda aniqlanishi mumkin, bu zarrachalar yoʻli boʻylab oʻlchanadigan diapazondan kichikroqdir.

Gamma nurlar

Gamma nurlari fotonlar boʻlib, ularning yutilishini ECHU bilan tasvirlab boʻlmaydi. Gamma kvant materiyadan oʻtganda, u bir jarayonda (fotoelektr effekti, Kompton effekti yoki juft hosil boʻlishi) soʻrilishi mumkin yoki u oʻz yoʻlida oʻzgarishsiz davom etadi. (Faqat Kompton effekti holatida, quyi energiyaning boshqa gamma kvanti davom etadi). Shuning uchun gamma nurlarining yutilishi eksponensial qonunga boʻysunadi (qarang Gamma nurlari); yutilish yutilish koeffitsienti yoki yarim qiymat qalinligi bilan tavsiflanadi. Shuning uchun ECHU fotonlarga qoʻllanilganda hech qanday maʼnoga ega emas. Biroq, koʻpgina mualliflar baribir „gamma ECHU“ haqida gapirishadi. bu erda ular aslida gamma nurlanishi natijasida hosil boʻlgan ikkilamchi elektronlarning, yaʼni asosan Kompton elektronlarining ECHUiga ishora qiladilar. Ikkilamchi elektronlar birlamchi fotonga qaraganda koʻproq atomlarni ionlashtiradi. Ushbu gamma ECHU nurning zaiflashuv tezligiga juda oz aloqasi bor, lekin u absorberda hosil boʻlgan mikroskopik nuqsonlar bilan bogʻliq boʻlishi mumkin. Hatto monoenergetik gamma nurlari ham elektronlar spektrini hosil qiladi va har bir ikkilamchi elektron yuqorida muhokama qilinganidek, sekinlashganda oʻzgaruvchan ECHUga ega boʻladi. Shuning uchun „gamma ECHU“ oʻrtacha hisoblanadi.

Adabiyotlar

1. International Commission on Radiation Units and Measurements (October 2011). Seltzer, Stephen M. (ed.). „Report 85: Fundamental Quantities and Units for Ionizing Radiation“. Journal of the International Commission on Radiation Units and Measurements
2. Smith, Roger (1997). Atomic & ion collisions in solids and at surfaces: theory, simulation and applications. Cambridge, UK: Cambridge University Press.
3. G. Knop and W. Paul: Interaction of electrons in Alpha- Beta- and Gamma-Ray Spectroscopy edited by K. Siegbahn, North-Holland, Amsterdam, 1966
4. Chabot, George. „Radiation Basics — Radiation Quantities and Units“. Ask the Experts FAQ. Health Physics Society. Retrieved 12 December 2012. When the term „stopping power“ is used in reference to photons, as seems to be the case for the example you give, it is not really being used for the photons themselves, but for the electrons set free by the photon interactions.