Что такое findslide.org?

FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.


Для правообладателей

Обратная связь

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Яндекс.Метрика

Презентация на тему Электромагнитное взаимодействие частиц с веществом

Физические процессы для заряженных частиц Цель изучения – определить закономерности потерь энергии налетающих частиц в зависимости, как от характеристик самих частиц (энергия Т, скорость V, масса m, электрический заряд Z), так и от параметров среды, через которую
Лекция 3«Электромагнитное взаимодействие частиц с веществом» Физические процессы для заряженных частиц Физические Физические процессы для заряженных частиц		Цель изучения – определить закономерности потерь энергии налетающих Физические процессы для заряженных частицУпругое взаимодействие с атомными электронами (ионизационные потери заряженных Физические процессы для гамма- квановУпругое рассеяние на электронах среды (комптон-эффект):Фотоэффект. Взаимодействие γ-кванта Ионизационное торможение заряженных частицРешение задачи вычисления dT/dx начнем с кулоновского взаимодействия тяжелой Полная энергия ∆Te, приобретенная всеми электронами с прицельным параметром ρ на толщине Учет диапазона прицельных параметровПусть eZ1Атом вещества мишени Ионизационное торможение заряженных частицПолучаем формулу Бете-Блоха График удельных ионизационных потерь энергииdЕ/dx представляет собой потери энергии в тонком слое Ионизационное торможение заряженных частицНа одном рисунке приведены качественные графики dЕ/dx для трех Ионизационные потери энергии электронов Механизм потерь энергии налетающего электрона при столкновении с Вывод: заряженные частицы в слое вещества тратят свою энергию на возбуждение и
Слайды презентации

Слайд 2 Физические процессы для заряженных частиц
Цель изучения – определить

Физические процессы для заряженных частиц		Цель изучения – определить закономерности потерь энергии

закономерности потерь энергии налетающих частиц в зависимости, как от

характеристик самих частиц (энергия Т, скорость V, масса m, электрический заряд Z), так и от параметров среды, через которую они проходят (плотности ρ, массовое число А, заряд ядра Z, прозрачность для видимого света).
Такая детализация позволяет решать двуединую задачу:
эффективная регистрация падающего на вещество излучения;
оценка его проникающей способности с целью защиты от радиации.


Задача решается с учетом толщины мишени (2), на которую падает частица (1): если мишень тонкая (dx), то вычисляются удельные потери энергии (dE/dx), если толстая – рассматривается процесс во всем объеме (по толщине).


Слайд 3 Физические процессы для заряженных частиц
Упругое взаимодействие с атомными

Физические процессы для заряженных частицУпругое взаимодействие с атомными электронами (ионизационные потери

электронами (ионизационные потери заряженных частиц):
Z1 + e ?

Z1 + e
2. Упругое рассеяние на ядрах (многократное рассеяние):
Z1 + Z ? Z1 + Z
3. Тормозное излучение, которое характерно только для электронов:

4. Черенковское излучение, которое возникает в прозрачной среде, если заряженная частица движется быстрее, чем скорость света (v > c/n, где n – оптический показатель преломления) .
Частица на своем пути кратковременно поляризует молекулы среды, которые при деполяризации испускают видимый свет.




Слайд 4 Физические процессы для гамма- кванов
Упругое рассеяние на электронах

Физические процессы для гамма- квановУпругое рассеяние на электронах среды (комптон-эффект):Фотоэффект. Взаимодействие

среды (комптон-эффект):

Фотоэффект. Взаимодействие γ-кванта с нейтральным атомом. При этом

γ-квант поглощается, выбивая из атома электрон:


Рождение электрон-позитронной пары, в электромагнитном поле ядра:

Образование каскадного ливня при попадании в вещество электрона или γ-кванта высокой энергии (больше критической). Последовательность процессов тормозного излучения и образования пар частиц в толстой мишени приводят к лавинообразному нарастанию числа вторичных частиц (е -, е+, γ) по глубине.



Слайд 5 Ионизационное торможение заряженных частиц
Решение задачи вычисления dT/dx начнем

Ионизационное торможение заряженных частицРешение задачи вычисления dT/dx начнем с кулоновского взаимодействия

с кулоновского взаимодействия тяжелой частицы (М1, Z1) со свободным

электроном ( Т1 >> I). Частица М1 пролетает мимо е на расстоянии ρ (прицельный параметр).

Разложим силы F1 и F2 на перпендикулярные и параллельные составляющие. Эффективно действуют только перпендикулярные составляющие сил. Упрощение: заменим переменную силу, которая действует на участке 2ρ, на силу в точке перпендикулярной

Время действия силы на участке равно




Слайд 6 Полная энергия ∆Te, приобретенная всеми электронами с прицельным

Полная энергия ∆Te, приобретенная всеми электронами с прицельным параметром ρ на

параметром ρ на толщине dx

Ионизационное торможение заряженных частиц
Получаем


Слайд 7 Учет диапазона прицельных параметров





Пусть

e

Z1
Атом вещества мишени

Учет диапазона прицельных параметровПусть eZ1Атом вещества мишени

Слайд 8 Ионизационное торможение заряженных частиц
Получаем формулу Бете-Блоха

Ионизационное торможение заряженных частицПолучаем формулу Бете-Блоха

Слайд 9
График удельных ионизационных потерь энергии
dЕ/dx представляет собой потери

График удельных ионизационных потерь энергииdЕ/dx представляет собой потери энергии в тонком

энергии в тонком слое при фиксированной энергии Т1.
Минимум

функции достигается при
или

1) - электрон связан. Энергия тратится на возбуждение атома.
2) . Здесь . Это обусловлено уменьшением эффективного времени столкновения с электронами .
3) – скорость V1 ≈ с, время столкновения мало меняется. Это приводит к минимуму dЕ/dx.
4) - начинают заметно действовать релятивистские эффекты. Вытягивание поперечного электрического поля налетающей частицы .
5) – начинается процесс экранирования поля частицы.


Слайд 10 Ионизационное торможение заряженных частиц
На одном рисунке приведены качественные

Ионизационное торможение заряженных частицНа одном рисунке приведены качественные графики dЕ/dx для

графики dЕ/dx для трех разных частиц: π±-мезона, р+- протона

и α++- частицы. Кривые подобны, но смещены относительно друга, в зависимости от массы частиц и их зарядов.

С учетом эффекта
плотности

где δ – учитывает эффект плотности и имеет вид (при β → 1):
δ(β) = - ln(1 – β2) – 2ln(I/hνр) – 1, где νз – плазменная частота электронов.
Функция δ(β) компенсирует логарифмический рост dЕ/dx при высокой энергии. Практически, полное выполаживание функции dЕ/dx происходит при T1 ≈ 50 m1c2. Функция U(ß1) учитывает потери энергии на возбуждение атома.





Слайд 11

Ионизационные потери энергии электронов
Механизм потерь энергии налетающего

Ионизационные потери энергии электронов Механизм потерь энергии налетающего электрона при столкновении

электрона при столкновении с электронами среды в целом аналогичен

процессу взаимодействия тяжелых частиц. Особенности обусловлены малой массой налетающего электрона и обменными эффектами между тождественными частицами

Анализ этой формулы показывает, что в нерелятивистском пределе (β1<<1) при одинаковой скорости , удельные ионизационные потери протона и электрона отличаются незначительно.
Если их энергии будут одинаковы, то отношение удельных потерь в этой области будет сильно отличаться в отношении масс mр/mе.
В ультрарелятивистской области (T≈10 ГэВ) фактор зависимости от скорости (V1≈ c) пропадает, и ионизационные потери энергии выравниваются: (dЕ/dx)е/(dЕ/dx)р ≈ 2.


  • Имя файла: elektromagnitnoe-vzaimodeystvie-chastits-s-veshchestvom.pptx
  • Количество просмотров: 173
  • Количество скачиваний: 0