Page 47 - 4799

■ переріз комптон-ефекту пропорційний заряду атомів середовища
σ комп~Z;
■ монохроматичним γ-квантам, розсіяним на вільних електронах,
відповідає неперервний спектр:
E
/
а) розсіяних γ-квантів  E  E ;


1  2 E / m c  2
 e
E 
б) розсіяних електронів 0 E  .
e 2
1 m  c / 2 E
e 
Z
Для елементів з атомними номерами від 2 до 40 (  5 , 0 ) лінійний
A
коефіцієнт комптонівського розсіяння σ комп пропорційний густині породи.
Комптонівський переріз σ комп не залежить від Z і на відміну від перерізу
поглинання γ-квантів у процесі фотоефекту значно повільніше зменшується з
ростом енергії γ-кванта.

4.6. Утворення електронно-позитронних пар
Утворенням пар називається процес одночасного виникнення
-
+
електронів і позитронів (е , е ) при взаємодії γ-квантів з кулонівським полем
-
+
атомного ядра або (значно рідше) електрона: γ→е +е . Процес утворення пар
має сумарну енергію
m
2
E  E  2m  c  1 (  e ), (4.22)
П  e
M Z
де Еγ - енергія γ-кванта; М Z - маса ядра, якому передається частина енергії
поглинутого кванта; m e - маса електрона; с - швидкість світла. Утворення
електрон-позитронних пар - типова порогова реакція, яка відбувається при
енергії γ-кванта E  E .
0


m
E  2m  c 2 1 (  e ). (4.23)
 0 e
M
Z
Утворення пари електрон-позитрон у полі ядра і як наслідок -
поглинання γ-кванта відбувається, починаючи з порогового значення енергії
Е γ0=1,02 МеВ, що дорівнює сумі енергетичних еквівалентів мас спокою
електрона і позитрона.
Напрямок руху пари електрон-позитрон близький до напрямку руху
первинного кванта. Утративши енергію, позитрон взаємодіє з електроном
атома та анігілює, при цьому утворюються два γ-кванти з енергією 0,51 МеВ
кожний, які розлітаються в різні боки.
2
При енергії γ-кванта E  2m  c перерізи фотоефекту та комптон-
 e
ефекту дуже малі, тому утворення електрон-позитронних пар при високих
енергіях γ-квантів є основним механізмом поглинання γ-випромінювання.
- +
Як уже зазначалося, створення пари (е , e ) може відбуватися не тільки
в електричному полі ядра, але й у полі електрона. Переріз утворення пар на
електроні порівняно з ядром незначний і становить перші відсотки. У цьому
випадку, крім пари позитрон-електрон, приходить у рух і електрон, у полі
якого відбувається взаємодія. Це по суті явище створення пари всередині

47