Основні важкі заряджені частинки

Частка Позна-чення Енергія спокою, МеВ Заряд в e Спін в Мюон 105,66 +1 ½ 105,66 -1 ½ Пі-мезон 139,60 +1 139,60 -1 Протон 938,28 +1 ½ дейтроні 1875,5 +1 Тритон 2808,8 +1 ½ Гелій-3 2808,3 +2 ½ Альфа-частинка 3727,2 +2

Втрати енергії заряджених частинок, при проходженні їх через речовину, відбуваються, в основному, за рахунок їх зіткнень з електронами атомів. Ці втрати називаються зіткнень або іонізаційними. Іонізаційні втрати енергії важкої зарядженої частинки в речовині в широкому діапазоні енергій в разі взаємодії з електронами речовини описуються наступним виразом для лінійної передачі енергії (ЛПЕ):

, (1.1)

де - Зарядове число частинки; - її швидкість; - відношення швидкості частинки до швидкості світла з в вакуумі; - концентрація електронів в речовині; - маса електрона; I - середня енергія іонізації атома речовини; . Для важких заряджених частинок, як правило, кінетична енергія набагато меншою їх енергії спокою: , Тобто ці частинки в багатьох практичних завданнях можна вважати нерелятивістському , А, отже, формулу (1.1) можна спростити:

. (1.2)

Рух важких заряджених частинок в речовині характеризується пробігом. При вирішенні завдань часто використовуються наступні емпіричні формули для середнього пробігу деяких частинок в повітрі при нормальних умовах:

Для середнього пробігу частинки в іншу речовину з масовим числом EMBED Equation.3 і щільністю , Г / см3 використовується наступна емпірична формула:

(Мг / см2), (1.5)

де - пробіг частинки з тією ж енергією в повітрі.

завдання

1. Обчислити іонізаційні втрати енергії дейтрона з кінетичної енергією МеВ на одиниці шляху в азоті при нормальних умовах.

2. Знайти відношення іонізаційних втрат енергії: а) частинки і протона з кінетичної енергією МеВ в неоні; б) частинки з кінетичної енергією МеВ в міді і алюмінії.

3. У центрі сферичної іонізаційнийкамери радіусом мм розташований точковий джерело частинок з кінетичною енергією МеВ. При яких значеннях тиску повітря в камері струм насичення не буде залежати від тиску?

4. Знайти за допомогою емпіричних формул: а) число пар іонів, які утворює -частинка з початкової кінетичної енергією МеВ на першому сантиметрі свого шляху в повітрі (енергію освіти однієї пари іонів вважати рівною МеВ); б) відносне число пар іонів, яке утворює протон з початкової кінетичної енергією МеВ на першій половині середнього пробігу в повітрі.

5. Радіоактивний препарат , що випускає частинки з кінетичної енергією МеВ, ​​електролітично наносять на товсту металеву підкладку. При якій мінімальній товщині шару подальше додавання не призведе до збільшення інтенсивності потоку частинок?

6. Знайти кінетичну енергію частинок, середній пробіг яких в залозі дорівнює мкм.

7. Визначити пробіг частинки в свинці, якщо її енергія відповідає пробігу мкм в алюмінії.

8. На алюмінієву фольгу падають нормально частинки з кінетичної енергією МеВ. При якій товщині фольги кінетична енергія минулих частинок дорівнює МеВ?

9. На відстані см від радіоактивного препарату, що випускає частинки з кінетичної енергією МеВ, ​​поміщають алюмінієву фольгу. Який мінімальної товщини повинна бути ця фольга, щоб затримувати всі частинки? Навколишнє середовище - повітря.

10. Знайти за допомогою формули (1.1) залежність між пробігами в середовищі протона і дейтрона, швидкості яких однакові. Скориставшись отриманою залежністю і формулами (1.2) і (1.3), обчислити пробіг в повітрі дейтрона з кінетичної енергією МеВ.

11. Знайти середній пробіг протонів з кінетичної енергією МеВ у свинці.

12. Швидка важка заряджена частинка з зарядом і швидкістю при русі в середовищі з концентрацією електронів утворює на своєму шляху -Електронна. Вважаючи процес їх утворення результатом пружного розсіювання первинної частки на вільних електронах, визначити: а) перетин освіти -електронів з кінетичної енергією в інтервалі ; б) повне число -електронів, створюваних первинної часткою на одиниці довжини її траєкторії; передбачається, що відомо мінімальне значення кінетичної енергії , Якою повинен володіти електрон для освіти видимого сліду.

13. При проходженні швидкої важкої зарядженої частинки через фотоемульсію на одиниці довжини її траєкторії утворюється -електронів, де - концентрація електронів; і - заряд і швидкість первинної частки; -пороговая кінетична енергія електрона, необхідна дл освіти видимого сліду в емульсії; - маса електрона. Визначити за допомогою цієї формули: а) мінімальну кінетичну енергію частинки, для освіти -електронів в фотоемульсії, у якій кеВ; б) кінетичну енергію частинки, при якій на одиниці довжини траєкторії утворюється максимальна кількість -електронів в фотоемульсії з см-3 і кеВ; обчислити максимальне число -електронів на 1 / 10мм довжини траєкторії частинки; в) заряд первинної частки, якщо відомо, що максимальна щільність -електронів, утворених нею, в 4 рази менше максимальної щільності -електронів від частинки (в тій же емульсії).

Дата додавання: 2015-04-15; переглядів: 178; Порушення авторських прав