Skan
1

i małych ładunkach cząstek jonizujących straty zachodzą małymi porcjami, głównie w zderzeniach niesprężystych z elektronami. leżeli masy cząstek są duże w porównaniu z masą elektronu, to ich tory są praktycznie prostoliniowe. Natomiast przy zderzeniu padającego elektronu z elektronami lub jądrami substancji ma miejsce znaczna zmiana kierunku ruchu, a ich tory tworzą linię łamaną.

W zakresie energii do 10 MeV w przypadku cząstek ciężkich i do kilku MeV w przypadku elektronów udział strat jonizacyjnych jest przeważający.

22.3.2. Straty energii jonizacyjne

Straty energii cząstek jonizujących przy przechodzeniu przez substancje wyraża się za pomocą tak zwanej zdolności hamowania (liniowej, masowej, atomowej, elektronowej).

Liniowa zdolność hamowania LET (ang. lincar cnergy transfer) wyraża stosunek straty energii d£ na drodze dr do tej drogi:

d£

LET=^    (22.5)

Wyraża się tę wielkość w jednostkach energii na jednostkę drogi.

Uwaga: w dozymetrii zamiast określenia ..liniowa zdolność hamowania” używa się określenia „liniowe przeniesienie energii”.

Wielkością charakteryzującą zdolność jonizowania jest jonizacja właściwa d//dr, czyli średnia liczba par jonów przypadająca na jednostkę długości tom cząstki jonizującej:

^    (22.6)

dr w

gdzie h-- oznacza średnią pracę jonizacji: dla powietrza w = 34 c V.

Średnie straty jonizacyjne energii na jednostkę długości toru. dla cząstek ciężkich (w przypadku nierelatywistycznym) opisuje wyrażenie Bethego-Blocha:

d£

dr

4n ZV

2

mv

(22.7)

gdzie Z • e oznacza ładunek cząstki jonizującej, n - liczbę elektronów w jednostce objętości, tn masę elektronu, w - jirędknśó cząstki jonizującej, I - średni potencjał wzbudzania atomów (cząsteczek).

Wzór na zdolność hamowania dla elektronów różni się argumentem pod znakiem logarytniu i ma postać:

d£

dr

Ane

n ■ In

1.16 - mv

mv

(22.8)

Podane wzory prawidłowo opisują straty jonizacyjne dla protonów o energii powyżej 1,5 MeV, dla cząstek alfa - powyżej 5 MeV i dla elektronów - powyżej 1 keV.

Zgodnie ze wzorami (22.7) i (22.8) możemy napisać, że:

(22.9)

_dE (Ze)‘

dx

Oznacza to. żc im większy ładunek cząstki jonizującej oraz im mniejsza jej prędkość, tym większa jest energia przekazywana ośrodkowi na jednostkowej długości toru cząstki.

W tabelach 22.5 i 22.6 przytoczono wartości LłiT dla tkanki standardowej (/) = = 10’ kg/m³), dla protonów, cząstek alfa i elektronów.

Tabela 22.5

Straty jonizacyjne protonów i cząstek alfa w tkance (p - II)' kg/m³)

Energia cząstek [keV]	dfi/dr dla protonów [keWpmJ	d£/dr dla cząstek alfa [keV/pm]
1	27,7	264
2	16,6	176
3	12,2	135
4	9.74	110
5	8,16	93,8
6	7,06	82,7
7	6.24	73.1
8	5.6	66.1
9	5,09	60,4
10	4,67	55,7

Tabela 22.6

Straty jonizacyjne elektronów w tkance (p= 10³ kg/m³)

Energia [keV|	dE/dt [kcV/pm|	Energia [kcV]	d£/d* lkeV/pm]
1	12,3	30	0.98
1.5	9,4	40	0,78
2	7,7	60	0.588
3	5,7	80	0,488
4	4.6	100	0,417
6	3,36	150	0.328
8	2.68	200	0,284
10	2,3	300	0,238
15	1.67	400	0.217
20	1,34	500	0,205

709