Inti 5.docx

1. Pendahuluan Pada titik ini telah menggambarkan transisi dan reaksi nuklir yang menghasilkan berbagai bentuk radiasi nuklir. Radiasi merambat keluar dari sumbernya inti dan berinteraksi dengan materi lain di sepanjang jalannya. Interaksi ini dengan materi eksternal memungkinkan kita untuk mengamati radiasi, dan efeknya, dan menentukan sifat transisi di dalam nukleus. Interaksi radiasi dengan materi juga merupakan penyebab perubahan kimia, fisik, dan biologis itu perhatian masyarakat luas. Dari titik awal itulah kita harus mempertimbangkan interaksi radiasi dengan elektron, kita dapat membagi radiasi nuklir menjadi empat kelas. Keseluruhan hamburan partikel dari elektron akan didominasi oleh massa dan muatan pada partikel. Dengan demikian, partikel bermuatan masif akan cenderung untuk menyebarkan elektron massa kecil secara luas tanpa kehilangan banyak energi, sementara tabrakan dari sebuah elektron dengan elektron lain akan mengarah pada pembagian energi, dan foton dapat tersebar atau bahkan diserap oleh satu elektron yang terikat. Neutron hanya berinteraksi sangat lemah dengan elektron melalui momen magnet kecil dan dominan berinteraksi dengan nuklei. (Seperti yang akan dibahas nanti, netron sangat menembus dan sulit dideteksi karena kecil kemungkinannya menyerang inti.) Menentukan massa m foil dengan mudah dan kemudian menghitung ketebalan menggunakan kerapatan material. Misalnya, jika kertas timahnya dibuat dari unsur kimia murni, sehingga densitasnya diketahui, maka:

di mana p adalah kerapatan (dan memiliki dimensi massa per satuan volume, tentu saja). Itu kuantitas yang diukur massa per satuan luas sering digunakan untuk mengkarakterisasi foil tipis bahan murni. Kuantitas ini disebut densitas areal. Dimensi khas untuk bahan yang mungkin kita gunakan dalam percobaan adalah mg / cm2. Jadi, jika kepadatan a logam tipikal berada dalam kisaran 5–10 g / cm3, ketebalan foil tipikal berada di urutan pecahan satu milimeter 2. Partikel berat (A > 1) Kemajuan radiasi pengion apa pun melalui bahan sebagai serangkaian segmen garis lurus antara acara hamburan. Acara hamburan terutama melibatkan elektron. Jalur total demikian terdiri dari segmen garis ini, dan keseluruhan lintasan partikel dalam material akan tergantung pada kinematika peristiwa hamburan ini. Hamburan elastik, tentu saja, diatur oleh konservasi momentum dan energi, jadi kita harus berharap bahwa massa. Film fotografi, yang disebut emulsi nuklir, adalah peka terhadap ionisasi yang disebabkan oleh partikel bermuatan saat mereka bergerak. Biasanya, foton terlihat "mengekspos" film fotografi dengan membuat fotoelektron, dan ionisasi diubah menjadi gambar melalui proses pengembangan. Semua ion bermuatan besar yang harus kita pertimbangkan memiliki muatan positif. Ion bermuatan energi bergerak melalui material pada dasarnya lintasan lurus, menyerah atau kehilangan energi kinetik melalui tabrakan dengan elektron atom dari material. Hanya

jarang dengan perbandingan yang ion tersebar potensi Coulomb dari nukleus, dan bahkan lebih jarang melakukan reaksi nuklir terjadi. Tingkat di mana partikel bermuatan kehilangan energi saat mereka melakukan perjalanan diberikan material disebut kekuatan penghentian material itu. Kekuatan penghentian adalah terdiri dari dua bagian, daya henti elektronik karena interaksi dengan elektron atom dari bahan dan daya henti nuklir. Demikian :

karena daya henti elektronik selalu jauh lebih besar daripada penghentian nuklir kekuasaan. (Kita harus mencatat bahwa beberapa penulis menggunakan istilah"penghentian nuklir" tidak untuk proses nuklir tetapi lebih untuk proses hamburan atom dinetralkan core di akhir rentang mereka.) Perhatikan bahwa tanda minus pada nilai menunjukkan bahwa ion kehilangan energi kinetik. Kekuatan penghentian nuklir bukanlah nol Tentu saja, karena kita tahu bahwa reaksi nuklir memang terjadi bahkan jika itu terjadi langka. Kekuatan penghentian adalah fungsi dari massa, muatan, dan kecepatan ion, nomor atom, dan densitas medium. Bentuk modern dari daya henti meliputi dua koreksi. Pertama koreksi berlaku pada energi tinggi di mana polarisasi elektron oleh listrik bidang ion yang bergerak cenderung melindungi elektron yang jauh; koreksi ini tergantung pada kerapatan elektron, itu subtraktif dan diberi simbol d. Koreksi kedua berlaku pada energi rendah ketika tumbukan tidak lagi adiabatik, mirip dengan batas yang diterapkan oleh Bohr.

Tingkat kehilangan energi mulai meningkat secara dramatis ketika B0, tetapi, yang lebih penting, status pengisian pada ion mulai berkurang ketika ion menangkap orbital elektron menyebabkan laju penurunan. Seperti gambar 1 Ion dengan cepat kehilangan energi pada akhir kisaran dan berhenti agak tiba-tiba. Hilangnya energi untuk sebuah partikel di dekat ujung kisarannya ditunjukkan pada Gambar 2. Hasilnya

gambar 1

Gambar 2 3. Elektron Bagian dari elektron energik melalui materi mirip dengan yang bermuatan berat partikel dalam interaksi Coulomb memainkan peran dominan. Namun, tiga jelas perbedaan dapat dengan mudah dilihat: Insiden elektron umumnya relativistik partikel (perhatikan bahwa 1 MeV energi kinetik berhubungan dengan hampir dua kali sisanya massa elektron, 0,511 MeV); hamburan didominasi antara identik partikel dan menjijikkan; dan interaksi dengan nukleus menarik, dan arah elektron dapat diubah secara dramatis, bahkan terbalik, dalam suatu benturan dengan inti yang berat. Perbedaan keempat yang tidak begitu jelas adalah sebagian kecil dari energi kinetik hilang melalui proses radiasi bremsstrahlung. Bremsstrahlung (kata Jerman dapat secara harfiah diterjemahkan sebagai "radiasi pengereman") adalah proses umum di mana radiasi elektromagnetik dipancarkan setiap kali a partikel bermuatan mengalami akselerasi substansial. Hamburan elektron, khususnya untuk sudut besar, sesuai dengan percepatan klasik yang menciptakan / membutuhkan emisi bremsstrahlung. Sebagai perbandingan, sangat sedikit muatan yang dibebankan partikel mengalami akselerasi besar karena melambat dalam material. Ringkas ikhtisar ini tentang mekanisme interaksi yang mungkin untuk puasa elektron dalam material, kami menemukan bahwa laju kehilangan energi dalam suatu material adalah:

Di masa lalu, pengukuran atenuasi spektrum b dari a isotop yang baru ditemukan digunakan untuk mengidentifikasi energi peluruhan b. Baru saja, pelemahan sumber yang kuat telah digunakan untuk memonitor ketebalan material selama proses pembuatan. Perhatikan bahwa pemantauan dapat berkelanjutan, tidak rusak, dan pemeriksaan fisik tidak perlu "menyentuh" makhluk yang ada diukur. Hamburan elektron energetik dari bahan adalah fitur yang sangat luar biasa jarang untuk partikel bermuatan berat. Hamburan balik terutama karena banyak interaksi dengan nukleus (berat) yang secara signifikan mengubah arah kejadian elektron yang ditingkatkan oleh fakta bahwa dua elektron energik dapat dibuat ketika elektron peristiwa tersebut tersebar dari elektron

atom. Koefisien hamburan balik digunakan untuk mengukur probabilitas bahwa sebuah elektron akan muncul "mundur" dari permukaan yang disinari dengan elektron. Koefisiennya adalah a fungsi energi dari elektron kejadian dan nomor atom absorber. Secara formal, koefisien adalah fraksi waktu dari mana elektron dipancarkan permukaan material mengikuti masuknya elektron yang energetik. Koefisien adalah sekitar 0,5 untuk E, 1 MeV elektron dalam emas, sekitar 0,3, 0,04, dan 0,1 masing-masing untuk tembaga, aluminium, dan karbon. Itu jatuh di bawah 0,1 untuk E ¼ 10 MeV elektron dalam emas, di bawah 0,05 untuk tembaga, dan mendekati nol dalam aluminium dan karbon.

Soal 1. Berapa kisaran partikel 8-MeV di udara?

2. Satu rim dari jenis kertas ukuran letter standar tertentu (di Amerika Serikat) ditemukan memiliki massa 2,26 kg. Apa areal itu kepadatan satu lembar kertas ini? Jawab : Ingat bahwa satu rim kertas berisi 500 lembar, sehingga areal tersebut Kepadatan satu lembar sederhana

3. Bayangkan seberkas ion 40Ar pada 400 MeV (10 MeV / A) adalah insiden pada foil berilium 18,5 mg / cm2 (tebal 0,1 mm). Apakah ion berlalu melalui foil, dan, jika mereka lakukan, apa sisa energi kinetik mereka? Jawab : Menggunakan referensi standar untuk menghentikan daya, tabel Northcliffe dan Schilling (1970), kami menemukan ion-ion ini yang dE / dx ¼ 9,597 MeV-cm2 / mg dalam berilium. Jadi, untuk perkiraan pertama kita tentang energi yang hilang

memberikan energi sisa 400 2 177,5 ¼ 222 MeV, yang hampir setengahnya energi kinetik awal. Ion akan melewati foil, tetapi perkiraan ini sebesar kehilangan energi mungkin terlalu rendah. Ingat bahwa ion kehilangan lebih banyak energi per jarak bepergian karena mereka melambat. Memeriksa, kita melihat bahwa tingkat kehilangan energi untuk ini ion pada 178 MeV secara substansial lebih besar, yaitu, dE / dx ¼ 15,3-MeVcm2 / mg. Jadi, ini bukan foil "tipis" untuk ion-ion ini. Kita bisa menggunakan teknik rentang dengan informasi dalam tabel yang sama, untuk 40Ar ion dengan E0 ¼ 400 MeV: