Fizika-texnika

1.2 Radiatsion nurlanish
Zarraning muhitdagi yo‘li uzunligi zarra energiyasiga bog‘liq. Berilgan zarra va muhit uchun solishtirma ionizatsion yo‘qotish faqat zarraning kinetik energiyasiga bog‘liq.
(1.2.1)
(1.2.1) ifodani energiyaning 0 dan E₀ gacha bo‘lgan qiymatlari bo‘yicha integrallab, zarraning to‘la bosib o‘tgan yo‘lini topish mumkin.
(1.2.2)
Zarra energiyasi relyativistik bo‘lmagan holatda
(1.2.3)
Ikkinchi tomondan
(1.2.4)
bundan integrallasak
(1.2.5)
Shunday qilib, bir muhitda bir xil tezlik bilan ikki zarraning bosib o‘tgan yo‘llari massasining zaryadi kvadratlarining nisbatlari kabi bo‘lar ekan.
(1.2.6)


Radiatsion nurlanish
Zaryadli zarralar muhitdan o‘tganda energiyalarini muhitni ionizasiyalashdan tashqari radiatsion nurlashga ham sarflaydilar.
Zaryadli zarralar muhit orqali o‘tganda atom yadrosi va elektronlar maydonida tormozlanish natijasida radiatsion yoki tormozlanish nurlanish deb ataluvchi nurlanish hosil qiladi va o‘z energiyasini shu nurlanishga yo‘qota boradi.
Radiatsion nurlanish asosan yengil zarralarda kuchli bo‘ladi. Chunki zarra qancha yengil bo‘lsa, shuncha tez tormozlanadi. Haqiqatdan radiatsion nurlanishda zarraning yo‘qotgan energiyasi, elektrodinamika qonuniga asosan, tormozlanayotgan zarraning tormozlanishda olgan tezlanishiga bog‘liq. Elektrodinamika qonuniga ko‘ra muhitda a tezlanish bilan tormozlangan zarraning dt vaqt ichida radiatsion nurlanish intensivligi
(1.2.7)
bu yerda Ze – muhit zaryadi, a-zarraning tormozlanishda olgan tezlanishi. Ma’lumki tezlanish
(1.2.8)
bunda F-zarraga ta’sir etuvchi kuch, m zarra massasi.
(1.2.7), (1.2.8) ifodalardan bir xil zaryadli zarralar uchun radiatsion nurlanish intensivligi zarra massasi kvadratiga teskari mutanosibligi kelib chiqadi. bundan radiatsion nurlanish asosan yengil zarralarga xos ekanligi, haqiqatdan ham bir xil tormozlanuvchi muhitda protonning elektronga nisbatan radiatsion nurlanishi marotaba kuchsiz bo‘ladi.
Zaryadli zarralarning ionizatsiya energiya yo‘qotishi atom elektronlari bilan ta’irlashuvga ko‘ra ro‘y bersa, radiatsion nurlanish muhit yadrolari bilan ta’sirlashuvga ko‘ra bo‘lishadi. Zarralarni tormozlovchi muhit yadrolarining kulon kuchi yadro zaryadi kvadratiga Z² bog‘liq. G.Bete va V.Geytlerlar elektronlar turli energiya sohalari uchun radiatsion nurlanish formulalarini ishlab chiqdilar. Umuman radiatsion nurlanish muhit atomlarining tartib nomeri Z² ga, atom va elektronlari konsentrasiyasi n_e ga va zarra (elektron) kinetik energiyasi Te ga bog‘liq ekan
(1.2.9)
Zaryadli zarralarning ionizatsiya energiya yo‘qotish formulasi elektron uchun bog‘lanishda bo‘lib ionizatsiya energiya yo‘qotish zarra energiyasi oshishi bilan kamayib boradi. Radiatsion energiya yo‘qotish esa energiya oshishi bilan oshib boradi. Ma’lum bir energiyada ionizatsion va radiatsion energiya yo‘qotishlar tenglashadi. Bu turli muhit uchun har xil bo‘lib bunga kritik energiya deyiladi. Uni quyidagi tenglamadan aniqlash mumkin.
(1.2.10)
bu yerda Te meV larda olingan.
(1.2.10) ko‘ra suvda (Z=8) energiyasi Te=100 meV bo‘lgan elektronlar uchun bo‘ladi. Demak, suv uchun kritik energiya T_kr = 100 meV, qo‘rg‘oshin uchun z=82 va demak T_kr=10 meV. Elektronlar energiyasi kritik energiyadan yuqori bo‘lsa energiya yo‘qotish asosan radiatsion yo‘qotishdan iborat bo‘lib qoladi. Elektronning boshlang’ich energiyasi Ye₀ bo‘lsa, radiatsion yo‘qotish natijasida energiyasi eksponensial qonun bo‘yicha o‘zgaradi:
(1.2.11)
(1.2.11) dan x=x₀ masofada elektronning energiyasi Ye marta kamayadi. Bu x=x₀ turli muhitlar uchun har xil bo‘lib, radiatsion uzunlik deb ataladi. 1-jadvalda turli muhitlar uchun radiatsion uzunlik va kritik energiyalar qiymatlari keltirilgan.