Räckvidd (partikelstrålning)

När de passerar genom materia joniseras laddade partiklar och förlorar därmed energi i många steg, tills deras energi är (nästan) noll. Avståndet till denna punkt kallas partikelns räckvidd . Räckvidden beror på typen av partikel, på dess initiala energi och på materialet genom vilket den passerar.

Till exempel, om den joniserande partikeln som passerar genom materialet är en positiv jon som en alfapartikel eller proton , kommer den att kollidera med atomära elektroner i materialet via Coulombic interaktion . Eftersom massan av protonen eller alfapartikeln är mycket större än elektronens , kommer det inte att finnas någon signifikant avvikelse från strålningens infallande väg och mycket lite kinetisk energi kommer att gå förlorad vid varje kollision. Som sådan kommer det att krävas många på varandra följande kollisioner för att sådan kraftig joniserande strålning ska stanna i det stoppande mediet eller materialet. Maximal energiförlust kommer att ske vid en frontalkollision med en elektron .

Eftersom spridning med stor vinkel är sällsynt för positiva joner, kan ett område vara väl definierat för den strålningen , beroende på dess energi och laddning , såväl som joniseringsenergin för det stoppande mediet. Eftersom arten av sådana interaktioner är statistisk, kommer antalet kollisioner som krävs för att få en strålningspartikel att vila i mediet variera något med varje partikel (dvs vissa kan resa längre och genomgå färre kollisioner än andra). Därför kommer det att finnas en liten variation i intervallet, känd som straggling .

Energiförlusten per enhetssträcka (och därmed tätheten av jonisering) eller stoppkraft beror också på typen och energin hos partikeln och på materialet. Vanligtvis ökar energiförlusten per enhet avstånd medan partikeln saktar ner. Kurvan som beskriver detta faktum kallas Bragg -kurvan. Strax före slutet passerar energiförlusten genom ett maximum, Bragg Peak , och sjunker sedan till noll (se figurerna i Bragg Peak och i stoppeffekt ). Detta faktum är av stor praktisk betydelse för strålbehandling .

Räckvidden av alfapartiklar i omgivande luft uppgår till endast flera centimeter; denna typ av strålning kan därför stoppas av ett pappersark. Även om beta-partiklar sprids mycket mer än alfapartiklar, kan ett intervall fortfarande definieras; det uppgår ofta till flera hundra centimeter luft.

Medelområdet kan beräknas genom att integrera den inversa stoppeffekten över energi.

Skalning

Området för en tung laddad partikel är ungefär proportionellt mot partikelns massa och inversen av mediets densitet, och är en funktion av partikelns initiala hastighet.

Se även

• Stoppkraft (partikelstrålning)
• Dämpningslängd
• Strålningslängd

Vidare läsning

•   Nakamura, K (1 juli 2010). "Revision av partikelfysik" . Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics . 37 (7A): 1–708. Bibcode : 2010JPhG...37g5021N . doi : 10.1088/0954-3899/37/7A/075021 . PMID 10020536 .
•   Williams, William SC (1992). Kärn- och partikelfysik (Omtryckt (med korrigering) utg.). Oxford: Clarendon Press. ISBN 978-0-19-852046-7 .
•   Leo, William R. (1994). Tekniker för kärn- och partikelfysikexperiment: en hur man gör (2nd rev. ed.). Berlin: Springer. ISBN 978-3-540-57280-0 .