Tương tác của bức xạ gamma với vật chất

Tương tác của bức xạ gamma với vật chất a)tán xạ râylây Hiện tượng này quan sát đc trong các trường hợp khi mà năng lượng của photon tương đương với năng lượng liên kết của electron với hạt nhân, sự tán xạ các photon quan sát thấy trên các electron của các lớp vỏ điện tử khi năng lượng photon dưới 30KeV, tức là trong vùng bức xạ ronghen, E càng lớn thì tán xạ râylây càng nhỏ. Tán xạ Râylây trong đa số trường hợp có thể bỏ qua đặc biệt khi E > 200KeV. Nhưng khi phân tích ronghen thì dạng tương tác này trong một số trường hợp cần phải được quan tâm trong tính toán. b) Tán xạ Kompton hiệu ứng Kompton quan sát được trong các trường hợp, khi mà năng lượng liên kết electron nhỏ hơn năng lượng photon tới Do tương tác với electron, photon sẽ truyền một phần năng lượng của mình w1 cho electron và bị tán xạ lệch đi 1 góc só với hướng ban đầu và mang theo mình năng lượng còn lại w2. Nhận đc năng lượng w1, electron sẽ bị bứt ra khỏi trạng thái liên kết và chuyển sang trạng thái tự do với động năng mv22 E =E’ + mv22 Tỷ lệ năng lượng của các thành phần tán xạ cũng như các góc giữa hướng ban đầu với hướng electron bay ra ( ) và hướng lượng tử tán xạ h phụ thuộc vào vị trí tương đối của electron và photon tới khi chúng tương tác với nhau và tuân theo các luật ngẫu nhiên Năng lượng tia gâm tán xạ đc xác định theo công thức kompton E Từ đó thấy rõ rằng photon tán xạ có thể lệch theo mọi hướng, vì vậy tại điểm đo bất kì có thể ghi đc không những các tia gâm nguyên sinh mà cón có cả một phần đáng kể của gamma tán xạ Hiệu ứng kompton phụ thuộc vào năng lượng bức xạ và các tính chất của vật chất hấp thụ p,A và Z Nếu ký hiệu tất cả các đại lượng đặc trưng cho bức xạ bằng một hệ số K, thì có thể biểu diễn hấp thụ Kompton vởi công thức: k o Thành phần đất đá của vỏ quả đất gồm chủ yếu là các nguyên tố nhẹ (có Z 200KeV Nhưng phân tích ronghen dạng tương tác số trường hợp cần phải quan tâm tính toán b) Tán xạ Kompton hiệu ứng Kompton quan sát trường hợp, mà lượng liên kết electron nhỏ lượng photon tới Do tương tác với electron, photon truyền phần lượng w1 cho electron bị tán xạ lệch góc só với hướng ban đầu mang theo lượng lại w2 Nhận đc lượng w1, electron bị bứt khỏi trạng thái liên kết chuyển sang trạng thái tự với động mv2/2 E =E’ + mv2/2 Tỷ lệ lượng thành phần tán xạ góc hướng ban đầu với hướng electron bay ( ) hướng lượng tử tán xạ h phụ thuộc vào vị trí tương đối electron photon tới chúng tương tác với tuân theo luật ngẫu nhiên Năng lượng tia gâm tán xạ đc xác định theo công thức kompton E Từ thấy rõ photon tán xạ lệch theo hướng, điểm đo ghi đc tia gâm nguyên sinh mà cón có phần đáng kể gamma tán xạ Hiệu ứng kompton phụ thuộc vào Nếu ký hiệu tất đại lượng đặc trưng cho xạ hệ số K, biểu diễn hấp thụ Kompton vởi công thức: k o Thành phần đất đá vỏ đất gồm chủ yếu nguyên tố nhẹ (có Zλ1 sau thời gian t đủ lớn chấp nhận : thành (2.29) (2.30), hệ đến trạng thái cân phóng xạ (4) Và cuối e − ( λ2 −λ1 )t ≈ trường hợp λ2≈λ1 (2.28)và (2.27) trở thành: nghĩa t1/2(1) ≈ t1/2(2) N2 = λ1 N1 λ2 − λ1 N2 λ = = const N1 λ − λ (2.29) Nghĩa là: (2.30) Trạng thái tỷ số nồng độ nuclit mẹ nuclit trung gian không thay đổi theo thời gian gọi trạng thái cân phóng xạ Sự khác cân phóng xạ với cân hoá học nằm chỗ cân phóng xạ trạng thái trình thuận nghịch Từ điều kiện để có biểu thức (2.29) (2.30) đưa trường hợp sau đây: (1) λ2>>λ1 có nghĩa thời gian bán huỷ nuclit mẹ t1/2(1) lớn so với thời gian bán huỷ nuclit t1/2(2), hệ nhanh chóng đạt cân phóng xạ Đây trường hợp cân kỷ (2) λ2>λ1 nghĩa thời gian bán huỷ nuclit mẹ t1/2(1) lớn so với thời gian bán huỷ nuclit t1/2(2) tốc độ phân rã mẹ bỏ qua Đó trường hợp cân tạm thời (3) λ210 chất dị thường khí phóng xạ randon