Detekcja czstek rejestracja identyfikacja kinematyka Zjawiska towarzyszce przechodzeniu

Detekcja cząstek • rejestracja • identyfikacja • kinematyka

Zjawiska towarzyszące przechodzeniu cząstek przez materię jonizacja scyntylacje zjawiska w półprzewodnikach promieniowanie Czerenkowa promieniowanie hamowania (bremsstrahlung) • wielokrotne rozpraszanie • cząstki neutralne? • • •

Oddziaływanie promieniowania z materią • zjawisko fotoelektryczne - oddziaływanie z elektronem związanym w atomie – całkowita absorpcja kwantu • rozpraszanie komptonowskie - rozpraszanie kwantu na swobodnym elektronie – kwant zmienia energię i kierunek ruchu • tworzenie par elektron-pozyton - kwant znika, a pojawia się para elektron-pozyton

Zjawisko fotoelektryczne hv – energia fotonu W – praca wyjścia elektronu m – masa elektronu υ – prędkość wybitego elektronu

Zjawisko Comptona λi –długość fali padającego fotonu λf –długość fali rozproszonego fotonu θ – kąt rozproszenia fotonu

Tworzenie par elektron-pozyton mec 2 – energia spoczynkowa elektronu E + - energia kinetyczna pozytonu E - - energia kinetyczna elektronu EK – energia kinetyczna trzeciego ciała (najczęściej jądra atomowego)

Detekcja gamma ucieczka rozproszonego fotonu – częściowa strata energii rozpraszanie Comptona absorbcja w zjawisku fotoelektrycznym tworzenie par ucieczka fotonu 0, 511 Me. V pochodzącego z anihilacji

Widmo promieniowania gamma

Współczynnik osłabienia wiązki prom. gamma

Przechodzenie ciężkich cząstek naładowanych przez materię Jonizacja, wzbudzenia atomów Wielokrotne rozpraszanie

Wielokrotne rozpraszanie Cząstka traci niewielką energię i nieznacznie zmienia kierunek w każdym akcie oddziaływania. Po przebyciu pewnej drogi w ośrodku… …zmniejsza się energia …i dekolimuje się pierwotna wiązka. przed po energia kierunek

Wielokrotne rozpraszanie Intensywność wiązki w funkcji drogi przebytej w ośrodku: w wyniku wielokrotnego rozpraszania N(x ) w wyniku procesów, w których cząstka traci znaczną część energii i wypada z wiązki ln. N(x) N(0)/2 R 0 x zasięg x proces statystyczny:

Jonizacja Średnie straty energii na joniozację (formuła Bethe – Blocha): e z – ładunek cząstki Z, A – wielkości charakteryzujące ośrodek – prędkość cząstki (v/c) I – energia jonizacji (I 13. 5 Z e. V) n – koncentracja

Jonizacja możliwa identyfikacja

średnia gęstość jonizacji Krzywa Bragga droga przebyta w absorbencie zasięg

Przechodzenie elektronów przez materię • Jonizacja - podobnie jak dla ciężkich cząstek naładowanych, • Oddziaływania nieelastyczne, wskutek których emitowane jest promieniowanie elektromagnetyczne (tzw. promieniowania hamowania) zaś elektron traci część swej energii, • Elastyczne zderzenia z elektronami i jądrami atomowymi wskutek których elektron zmienia kierunek swego ruchu, a w przypadku zderzeń z elektronami traci także część swej energii.

Przechodzenie elektronów przez materię Przekrój czynny na jonizację dla małych energii elektronów Przekrój czynny rośnie z Z i szybko maleje z Przekrój czynny na rozpraszanie sprężyste również rośnie z Z i maleje z energią elektronów

Przechodzenie elektronów przez materię Promieniowanie hamowania Proces istotny dla elektronów o dużej energii (relatywistycznych), pomijalny dla ciężkich cząstek (np. dla protonów)

Przechodzenie elektronów przez materię Zmiana intensywności wiązki monoenergetycznych elektronów w materii. Zmiana intensywności wiązki elektronów o ciągłym widmie energii (z przemiany .

Przechodzenie elektronów przez materię Związek między energią a zasięgiem elektronów w aluminium. (zasięg w mg/cm 2)

Promieniowanie rentgenowskie Widmo liniowe – jonizacja i wzbudzenia atomów Widmo ciągłe – promieniowanie hamowania