Взаимодействие заряженных частиц с веществом

При взаимодействии заряженных частиц с веществом выделяют упругое и неупругое взаимодействие.

При упругом взаимодействии суммарная кинетическая энергия частиц до взаимодействия равна суммарной кинетической энергии после их взаимодействия:

W₁ + W₂ = W₁^' + W₂^' ,

где W₁ и W₂ - кинетическая энергия частиц до взаимодействия;

W₁^' и W₂^' - кинетическая энергия частиц после взаимодействия;

Следствие такого взаимодействия - лишь изменение направления движения частиц (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Схема взаимодействия заряженных частиц с веществом.

1 и 2 - заряженные частицы; А₁ и А₂ – атомы.

Неупругое взаимодействие - это процесс, при котором часть кинетической энергии частиц расходуется на ионизацию и возбуждение атомов, возбуждение ядер, расщепление ядер или тормозное излучение. При таком взаимодействии суммарная кинетичес­кая энергия частиц до взаимодействия будет равна суммарной кинетической энергии частиц после взаимодействия плюс энергия Е, затраченная на ионизацию и возбуждение атомов, возбуждение и расщепление ядер или тормозное излучение, т.е.

W₁ + W₂ = W₁^' + W₂^' + Е.

2.2.2.1.1. Взаимодействие альфа-частиц с веществом

Им присущи оба вида взаимодействия: неупругое альфа-частиц с орбитальными электронами (следствие такового взаимодействия - ионизация и возбуждение атомов); упругое рассеяние альфа-частиц на атомных ядрах. Поскольку альфа-частица положительно заряжена, то при упругом взаимодействии с ядром возникают кулоновские силы и частица отталкивается, изменяя направление своего движения; неупругое взаимодействие с атомными ядрами наблюдается, если альфа-частица обладает достаточной энергией для преодоления кулоновских сил взаимодействия (тогда она проникает в ядро). При этом образуется промежуточное ядро, которое распадается с испусканием заряженных частиц, нейтронов или гамма-квантов. На практике это явление используется для получения нейтронов в радиоизотопных источниках по реакции:

n.

Источником альфа-частиц часто служит полоний, а мишенью - бериллий. Таким образом получают полоний-бериллиевый Ро(Ве), плутоний-бериллиевый Рu(Ве) и радий-бериллиевый Ra(Be) источ­ники нейтронов. Характерная особенность таких источников нейт­ронов - отсутствие гамма-излучения.