0358

19.2. Współdziałanie promieniowania z materią 19.2.1. Procesy podstawowe — jonizacja i wzbudzenie

Działanie promieniowania jonizującego na materię sprowadza się głównie do jonizacji, będącej następstwem niesprężystych oddziaływań cząstek jonizujących z elektronami i jądrami atomów absorbenlu. Zderzenia cząstek jonizujących z elektronami atomów absorbentu nie mają charakteru mechanicznego, lecz polegają na wzajemnym oddziaływaniu pól elektrostatycznych współdziałających cząstek. Wzbudzenie lub jonizacja zachodzą kosztem energii cząstki bombardującej.

Wielkością charakteryzującą zdolność jonizowania, zwaną też wydajnością jonizacyjną dowolnego promieniowania, jest jonizacja właściwa. Jej miarą jest liczba par jonów (jon f

A n

elektron) wyzwolonych wzdłuż jednostki drogi cząstki jonizującej--.Tamiarawy-

Aa

dajności jonizacyjnej nie daje jednak wystarczającego wyobrażenia o stosunkach energetycznych w napromienionym środowisku głównie dlatego, że cząstki jonizujące tracą energię wzdłuż swych torów nierównomiernie, lecz porcjami. Energia ta, zależnie od rodzaju cząstki jonizującej, z reguły bywa przekazywana tylko pewnym grupom cząsteczek absorbentu, a więc w sposób niejednorodny. Miarą ilości przekazywanej energii jest tzw. liniowe przenoszenie energii — LET (Linear Energy Transfer), mierzone ilością energii oddanej przez cząstkę jonizującą na jednostce drogi

A E

Aa

LET =

Między jonizacją właściwą i LET istnieje związek:

19.6

A E    A n

Ax_: W ~ ~Kx

gdzie: W oznacza średnią energię, którą promieniowanie traci na wytworzenie 1 pary jonów.

Dla powietrza W — 34 eV. Wartość

od ładunku cząstki — Ze (Z — liczba i od jej prędkości — v.

A E

A*

zależy od wielu czynników, przede wszystkim

nabojów elementarnych, e — nabój elementarny)

A E Aa

„2

19.7

Ze wzoru 19.7 wynika, że im mniejsza jest prędkość cząstki jonizującej, tym większa

jest przekazywana ośrodkowi energia (

Jest to zrozumiałe, gdyż wówczas

/A E

\ Aa cząstka dłużej przebywa w pobliżu elektronu orbitalnego, w związku z czym większe jest prawdopodobieństwo skutecznego jej oddziaływania.

Cząstki jonizujące powodują nie tylko jonizację atomów i cząsteczek. Wynikiem współdziałania z materią może być też wzbudzenie atomów lub cząsteczek, czyli przeniesienie ich na wyższy poziom energetyczny, co wiąże się z reguły' z odpowiednimi przesunięciami elektronów na orbitach. Cząsteczki wzbudzone powstają bądź bezpośrednio w w/niku

364