# αλλ/σεων με e # αλλ/σεων με πυρήνες



Σχετικά έγγραφα
( E σε GeV) m m. E E mc E E. m c

( E σε GeV) m e. E E mc. m c

Διάσπαση σωµατιδίων. = m C 2 + p 2 = m C 2 + E B 2! m B E C = (E B = (E C. p B. , p), p C. ,- p) = (m A , 0) p A = E B. + m C 2 + E B 2! m B.

dx A β δ: παράμετρος πυκνότητας, πόλωση του μέσου, ενέργεια πλάσματος τι περιμένουμε 1/ 2 πτώση Ένα ελάχιστο: minimum ionizing particle: MIP

p T cosθ B Γ. Τσιπολίτης K - + p K - + p p slow high ionisation Κατά τον ιονισμό το εκπεμπόμενο μ e θα έχει κινητική ενέργεια : 0 T T max

δ-ray με κινητική ενέργεια T e και ορμή p e παράγεται σε μια γωνία Θ q, p

ΒΙΟΦΥΣΙΚΗ. Αλληλεπίδραση ιοντίζουσας ακτινοβολίας και ύλης.

p T cosθ B Γ. Τσιπολίτης K - + p K - + p p slow high ionisation Κατά τον ιονισμό το εκπεμπόμενο μ e θα έχει κινητική ενέργεια : 0 T T max

Ιατρική Φυσική. Π. Παπαγιάννης Επίκ. Καθηγητής, Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής, Ιατρική Σχολή Αθηνών Γραφείο

ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΜΕ ΤΗΝ ΥΛΗ

ΑλληλεπίδρασηΦορτισµένων ΣωµατιδίωνκαιΎλης. ηµήτρηςεµφιετζόγλου Εργ. ΙατρικήςΦυσικής Παν/µιοΙωαννίνων

Αλληλεπίδρασηφορτισµένων σωµατιδίωνµετηνύληκαιεφαρµογές

Αλληλεπίδραση των σωματιδίων με την ύλη

Η ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ

Φυσικά ή τεχνητά ραδιονουκλίδια

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 : AΤΟΜΙΚΟ ΠΡΟΤΥΠΟ

3. ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ KAI ΥΛΗ

P = E /c. p γ = E /c. (p) 2 = (p γ ) 2 + (p ) 2-2 p γ p cosθ E γ. (pc) (E γ ) (E ) 2E γ E cosθ E m c Eγ

Απώλεια Ενέργειας λόγω Ιονισμού

Ο Πυρήνας του Ατόμου

Μάθημα 4 Mέγεθος πυρήνα

Κεφάλαιο 37 Αρχική Κβαντική Θεωρία και Μοντέλα για το Άτομο. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

Ανιχνευτές σωματιδίων

ΠΡΟΤΥΠΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

Ιατρική Φυσική. Π. Παπαγιάννης Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής, Ιατρική Σχολή Αθηνών Γραφείο

ΑΤΟΜΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ. Θέμα B

Ανακλώμενο ηλεκτρόνιο KE = E γ - E γ = E mc 2

ΕΜΒΕΛΕΙΑ ΦΟΡΤΙΣΜΕΝΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. 1.

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΤΡΙΤΗ 22 MAIΟΥ 2007 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Πηγές Πηγές Ταχέων Ηλεκτρονίων internal conversion internal conversion

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝ. ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΑΤΟΜΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΜΑ 1 ο.

Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτροµαγνητική ακτινοβολία µε λ [ m] (ή 0,01-10Å) και ενέργεια φωτονίων kev.

ΘΕΜΑ Β Β.1 Α) Μονάδες 4 Μονάδες 8 Β.2 Α) Μονάδες 4 Μονάδες 9

Μάθημα 18 Αλληλεπίδραση ακτινοβολίας με την ύλη.

Μάθημα 5 α) Μέγεθος του πυρήνα β) Μάζα πυρήνα, ενέργεια σύνδεσης, έλλειμα μάζας γ) Ασκήσεις σετ #2 - εκφωνήσεις

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ 2011

3. Το πρότυπο του Bohr εξήγησε το ότι το φάσμα της ακτινοβολίας που εκπέμπει το αέριο υδρογόνο, είναι γραμμικό.

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2015 Β ΦΑΣΗ Γ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ / ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΘΕΜΑ Α. Ι. Οδηγία: Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000

λ Ε Πχ. Ένα σωματίδιο α έχει φορτίο +2 όταν επιταχυνθεί από μια διαφορά Για ακτίνες Χ ή ακτινοβολία γ έχουμε συχνότητα

Απορρόφηση ακτινοβολίας-β από την ύλη

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝ. ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 10/11/2013

Κβαντική µηχανική. Τύχη ή αναγκαιότητα. Ηµερίδα σύγχρονης φυσικής Καραδηµητρίου Μιχάλης


ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ: ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ/Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ:

Ιατρική Φυσική. Π. Παπαγιάννης Επίκ. Καθηγητής, Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής, Ιατρική Σχολή Αθηνών Γραφείο

Niels Bohr ( ) ΘΕΜΑ Α

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΤΑΞΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ 2003

Γ ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ ΕΠΑΛ (ΟΜΑΔΑ Β )

Η ακτινοβολία γ παράγεται από διεγερμένους πυρήνες κατά τη μετάπτωσή τους σε χαμηλότερα ενεργειακά επίπεδα.

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 3 ΙΟΥΛΙΟΥ 2001 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ & ΕΠΑ.Λ. Β 20 ΜΑΪΟΥ 2013 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

PLANCK 1900 Προκειμένου να εξηγήσει την ακτινοβολία του μέλανος σώματος αναγκάστηκε να υποθέσει ότι η ακτινοβολία εκπέμπεται σε κβάντα ενέργειας που

Το φως διαδίδεται σε όλα τα οπτικά υλικά μέσα με ταχύτητα περίπου 3x10 8 m/s.

PLANCK 1900 Προκειμένου να εξηγήσει την ακτινοβολία του μέλανος σώματος αναγκάστηκε να υποθέσει ότι η ακτινοβολία εκπέμπεται σε κβάντα ενέργειας που

Μάθημα 2 α) QUIZ στην τάξη. Ενεργός διατομή β) Μέγεθος του πυρήνα γ) Μάζα πυρήνα, ενέργεια σύνδεσης, έλλειμα μάζας

ιαγώνισµα Β Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 5 Απρίλη 2015 Φως - Ατοµικά Φαινόµενα - Ακτίνες Χ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ

Ατομικές θεωρίες (πρότυπα)

Ακτίνες επιτρεπόμενων τροχιών (2.6)

ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΑΒΒΑΤΟ 14 MAΪΟΥ 2011 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΤΑΞΗΣ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 21 ΜΑΪΟΥ 2008 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ (6)

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΑΡΧΗ 2ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΤΑΞΗ

Μάθηµα 2 Πείραµα Rutherford και µέγεθος πυρήνων, Πυρήνες-συµβολισµοί

Διάλεξη 10: Ακτίνες Χ

ΠΡΟΤΥΠΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

: Γ ΛΥΚΕΙΟΥ. : Φυσική γενικής παιδείας. Εξεταστέα Ύλη : : ΝΙΚΟΛΟΠΟΥΛΟΣ ΧΡΗΣΤΟΣ. Ημερομηνία : ΘΕΜΑ 1 Ο

Μάθημα 2 Πείραμα Rutherford και μέγεθος πυρήνων, Πυρήνες-συμβολισμοί

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ-ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΣΩΜΑΤΙ ΙΑΚΗ ΦΥΣΗ ΦΩΤΟΣ

ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΑΒΒΑΤΟ 14 MAΪΟΥ 2011 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ

Μάθημα 2 α) Μέγεθος του πυρήνα β) Μάζα πυρήνα, ενέργεια σύνδεσης, έλλειμα μάζας γ) Ασκήσεις σετ #2 - εκφωνήσεις

Μάθημα 2 α) QUIZ. Ενεργός διατομή β) Μέγεθος του πυρήνα γ) Μάζα πυρήνα, ενέργεια σύνδεσης, έλλειμα μάζας

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

Η απορρόφηση των φωτονίων από την ύλη βασίζεται σε τρεις µηχανισµούς:

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

ΙΑΤΡΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ eclass: MED808 Π. Παπαγιάννης

Ενεργός διατοµή Χρυσός Κανόνας του Fermi

Απολυτήριες εξετάσεις Γ Τάξης Ημερήσιου Γενικού Λυκείου ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

Μονάδες Το γραμμικό φάσμα του ατόμου του υδρογόνου ερμηνεύεται με

Πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια. πρωτόνιο 1 (1,67X10-24 g) +1 νετρόνιο 1 0 1,6X10-19 Cb ηλεκτρόνιο 1/1836 (9X10-28 g) -1

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Μελέτη των χαρακτηριστικών της β - ραδιενεργού εκποµπής

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

Άσκηση 1. 1s 2s 2p (δ) 1s 3 2s 1. (ε) 1s 2 2s 1 2p 7 (στ) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8 4s 2

Κεφάλαιο 39 Κβαντική Μηχανική Ατόμων

ΠΕΙΡΑΜΑ FRANK-HERTZ ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΕΝΟΣ ΑΤΟΜΟΥ

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ 2/6/2005 ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ

Α.3. Δίνονται οι πυρήνες Α, Β, Γ με τις αντίστοιχες ενέργειες σύνδεσης ανά νουκλεόνιο.

Transcript:

Απώλεια ενέργειας φορτισμένων σωματιδίων Όταν ένα φορτισμένο σωματίδιο κινείται μέσα στην ύλη αλληλεπιδρά ΗΜ με τα αρνητικά e και τους θετικούς πυρήνες ανταλλάσσοντας φωτόνια. Το αποτέλεσμα αυτών των αλλ/σεων για το φορτισμένο σωματίδιο είναι: Να χάσει ενέργεια, Να αλλάξει κατεύθυνση η τροχιά του, Τλ Τελικά να σταματήσει και να απορροφηθεί θί διανύοντας συνολικά μια απόσταση που ονομάζεται διάστημα εμβέλειας (range). Οι μηχανισμοί δια των οποίων χάνει ενέργεια το σωματίδιο είναι: Αλλ/ση Coulom με τα e και πυρήνες Ατομικές διεγέρσεις Ιονισμό ατόμων ΗΜ ακτινοβολία πέδησης ης (ακτινοβολείται β όταν το σωματίδιο επιβραδύνεται σ ένα πεδίο Coulom) Πυρηνικές Αλλ/σεις Ακτινοβολία Cherenkov (όταν ξεπεράσει ένα κατώφλι & αν τα υλικό είναι διαφανές) ΗΜ ακτινοβολία μετάπτωσης (transition radiation) (ακτινοβολείται όταν το σωματίδιο κινείται σε υλικό με ασυνεχή διηλεκτρική σταθερά) Απώλεια ενέργειας φορτισμένων σωματιδίων ακτίνα του πυρήνα είναι της τάξης R 1 1 fm, ενώ η ακτίνα του ατόμου είναι R 1 Å τότε # αλλ/σεων με e # αλλ/σεων με πυρήνες R 10 - R1 αλλ/σεις με τα e είναι πιο πιθανές από τις αλλ/σεις με πυρήνες ιέγερση ατόμου: τα e των ατόμων του υλικού λαμβάνουν αρκετή ενέργεια για να μετακινηθούν σε μια μεγαλύτερη τροχιά και αλλάζει από Ε 1 στην Ε, διεγερμένο άτομο. Το e πέφτει πίσω στην αρχική του τροχιά και εκπέμπει μια χαρακτηριστική ακτίνα Χ με ενέργεια Ε -Ε 1 Ιονισμός ατόμου: Το e του ατόμου λαμβάνει αρκετή ενέργεια ώστε να αποδεσμευτεί από το άτομο και να αποκτήσει κινητική ενέργεια: Κ Ε(λαμβάνει από το σωματίδιο) Ι(ενέργεια Ιονισμού). τα ελεύθερα ηλεκτρόνια συμπεριφέρονται ως ανεξάρτητα σωματίδια τα οποία με τη σειρά τους αν αποκτήσουν αρκετή ενέργεια μπορούν να δημιουργήσουν ιονισμό, κλπ. Αυτά τα ηλεκτρόνια ονομάζονται ηλεκτρόνια δ. 10 1

Πιθανότητα Αλληλεπίδρασης σε πάχος Ποια η πιθανότητα για ένα σωματίδιο να ΜΗΝ αλληλεπιδράσει σε πάχος της ύλης; P( ) Πιθανότητa ΜΗ αλληλεπίδρασης (ή επιβίωσης) σε wd Πιθανότητα ΜΙΑΣ αλληλεπίδρασης σε πάχος + d P( + d) Πιθανότητa ΜΗ αλληλεπίδρασης (ή επιβίωσης) σε +d dp P( + d) P( )(1 wd) P( ) + d P( ) wp( d ) d dp w dp wp ( ) d wd P ( ) Ce P P(0) 1 C 1 P( ) e w Πιθανότητα επιβίωσης w Προφανώς Pint( ) 1 P( ) 1 e Πιθανότητα1η ς αλλ/ σης d w F ( ) d e wd πιθανότητα πρώτης αλληλεπίδρασης d (Αφού έχειεπιζήσει σεβάθος ) Πιθανότητα Αλληλεπίδρασης σε πάχος Η μέση ελεύθερη διαδρομή του σωματιδίου χωρίς αλλ/ση: w P ( ) d e d 1 λ w P( ) d e d w Η πιθανότητα αλλ/σης σε d: Νσd Για μικρό d 1 1 Nσd Pint 1 (1 wd +...) λ λ Νσ N Πιθανότητα Επιβίωσης: P( ) e λ σ e Πιθανότητα Αλληλεπίδρασης : P ( ) 1 e λ αλλ 1 e Nσ

Επιφανειακή Πυκνότητα Για να προσδιορίσουμε το πάχος ενός υλικού απορροφητή χρησιμοποιούμε την επιφανειακή πυκνότητα ή πάχος μάζας Πάχος Μάζας ρ t πυκνότητα Η επιφανειακή πυκνότητα με ανηγμένο πάχος. Χρήσιμο στην κανονικοποίηση των υλικών με διαφορετικές πυκνότητες. Υλικά με ίδιες επιφανειακές πυκνότητες ίδιο αποτέλεσμα στις ίδιες ακτινοβολίες Πάχος(g/cm ) Φορτισμένα Σωματίδια ιέλευση μέσα από ύλη χαρακτηριστικές διαδικασίες: Απώλεια ενέργειας λόγω ατομικών σκεδάσεων Απόκλιση του σωματιδίου από την αρχική του διεύθυνση. Αιτία: Μη ελαστικές κρούσεις σε ατομικά e της ύλης Ελαστικές σκεδάσεις με πυρήνες πολλές φορές κατά μήκος της διαδρομής. Επιπλέον Εκπομπή ακτινοβολίας Cherenkov Πυρηνικές αντιδράσεις Ακτινοβολία πέδησης Πιο σπάνια. 3

Απώλεια Ενέργειας Βαρέων Φορτισμένων Σωματιδίων Η απώλεια ενέργειας οφείλεται κυρίως στις κρούσεις με τα ηλεκτρόνια της ύλης μέσω των δυνάμεων Coulom, διότι: πυκνότητα ηλεκτρονίων > πυκνότητα πυρήνων Απώλεια ενέργειας από ηλεκτρόνιο > Απώλεια ενέργειας από πυρήνα Ενέργεια χάνεται από μεταφορά ορμής (p) Recoil κινητική ενέργεια Μάζα ηλεκτρονίου << Μάζα πυρήνα Κ.Ε (Recoil e - ) >> Κ.Ε (recoil πυρήνας) p 1 m m Είδος κρούσεων Αδύναμες (soft) κρούσεις ιέγερση υλικού υνατές (hard) κρούσεις Εκπομπή ηλεκτρονίων hard κρούση ηλεκτρόνια με μεγάλη ενέργεια (δ-rays) μη ελαστικές κρούσεις στατιστικής φύσεως διαδικασία δ (κβαντομηχανική β ή πιθανότητα εμφάνισης). λόγω του μεγάλου αριθμού αυτών των κρούσεων μπορούμε να ορίσουμε τη μέση απώλεια ενέργειας ανά μονάδα μήκους: de S (Stopping Power) d Βοhr (Κλασσικός ς Υπολογισμός) Bethe- Βloch (Κβαντομηχανική) ελαστική σκέδαση των πυρήνων μικρή μεταφορά ενέργειας Mπυρ >> M 4

δ rays Κατά τον ιονισμό το εκπεμπόμενο e θα έχει κινητική ενέργεια : 0 T T ma q, p δ-ray με κινητική ενέργεια T e και ορμή p e παράγεται σε μια γωνία Θ Te p cosθ p T ma e ma όπου p ma η ορμή ενός e με τη μέγιστη μεταφερόμενη κινητική ενέργεια T ma. Αυτό το knock-on e μπορεί να έχει αρκετή ενέργεια για να ιονίσει μακριά από το αρχικό σωματίδιο. B Knock on: K - + p K - + p p slow high ionisation de/d Κλασσικός Υπολογισμός (Bohr) Κλασσική Μηχανική και Ηλεκτρομαγνητισμός Σκέδαση φορτισμένου σωματιδίου με φορτίο ze από ατομικό ηλεκτρόνιο μεταφορά ορμής (μόνο η κάθετη στην τροχιά του σωματιδίου λόγω συμμετρίας) είναι: d e + + ze d P Fdt, όπου r r υ r sin φ, dt d / υ ze + d ze + dk P υ 3 υ ( + ) ( 1 + k ) + dk όπου k και αφού: 3 ( 1 + k ) r (impact parameter) r φ d ze r F r r ze 3 5

de/d Κλασσικός Υπολογισμός (Bohr) ze P υ Επομένως η ενέργεια που λαμβάνει τοe θα είναι: P z e 4 Ε. me meυ Αν Ν e η πυκνότητα ηλεκτρονίων η απώλεια ενέργειας που μεταφέρεται στα ηλεκτρόνια που βρίσκονται μεταξύ και +d σε πάχος d είναι: de Ε n dv dv πdd e 4 4πz e d de n e d meυ de/d Κλασσικός Υπολογισμός (Bohr) 4 de 4π z e ma ln n e d meυ min min & ma? Αν Μ>>m e, η μέγιστη μεταφερόμενη ενέργεια είναι 1 m e ( υ ) σχετικότητα m e γ υ z e E mγυ ze 4 e min meυ min γmeυ 6

de/d Κλασσικός Υπολογισμός (Bohr) 4 de 4 π z e ma n ln e d m e υ min Για το ma : τα ηλεκτρόνια κινούνται στα άτομα με συχνότητα v και περίοδο T η διαταραχή θα πρέπει να λάβει χώρα σε χρόνο: 1 rυ T ma γυ v v 4 3 de 4πz e γ mυ n ln. e d meυ ze v Ικανοποιητική περιγραφή της απώλειας ενέργειας από ένα βαρύ σωματίδιο π.χ. α, βαρύς πυρήνας de/d Bethe Bloch Για κάθε ηλεκτρόνιο στόχου ze rmc e e p z βc βc Κλασσικά η μεταφορά ενέργειας είναι p rmc rmc 1 ε z z m β β ε e e e e (1) e Γνωρίζοντας την ατομική ενεργό διατομή ο ρυθμός αλληλεπίδρασης είναι N φ g σ A cm / cm / άτομο Για Ζ ηλεκτρόνια/ατομο του στόχου N φ( ε) dε πd Z A Επιφάνεια δισκου Σταθερά του ze Avogadro d Ze 7

Για την απώλεια ενέργειας έχουμε: de/d Bethe Bloch (1) N rmc e e dε 1 φε ( )d ε Z π z A β ε ε + + d de N φ( εε ) dε πdzε d A 0 0 + de ZN rmc e e d π z d A β πρόβλημα!!! 0 de/d Bethe Bloch 0 ελάχιστη παράμετρος προσέγγισης (impact parameter) μισό του αντίστοιχου μήκους κύματος de Broglie min h h p γm e βc αν ο χρόνος περιφοράς, τ r, του ηλεκτρονίου στα άτομα του στόχου είναι μικρότερος από τον χρόνο αλληλεπίδρασης, τ ι, τότε το άτομο φαίνεται ουδέτερο. τ τ 1 β ma i υ r h I γhβc τi τr ma I υναμικό ιονισμού Λόγω του πεδίου σε μεγάλες ταχύτητες 8

Μέσο υναμικό ιέγερσης Αντιστοιχεί στην μέση τροχιακή συχνότητα v: Ιhv Θεωρητικά η λογαριθμική μέση τιμή των μέσων συχνοτήτων v από τα δυναμικά ταλάντωσης των ατομικών στοιβάδων υναμικά ταλάντωσης άγνωστα!! για πολλά υλικά (δύσκολος υπολογισμός). Τιμές προκύπτουν από μετρήσεις του de/d και με προσαρμογή ημι-εμπειρικών τύπων στα δεδομένα*. I 7 1 + ( ev ) Z < 13 Z Z I 1.19 9.76 + 58.8 Z ( ev ) Z 13 Z 10 ± 1 ev ιόρθωση Πυκνότητας Ηλεκτρικό πεδίο εισερχόμενου σωματιδίου πόλωση ατόμων υλικού κατά μήκος της διαδρομής του. Ηλεκτρόνια του υλικού μακριά από τη διαδρομή του σωματιδίου θωρακίζονται από το ηλεκτρικό πεδίο, λόγω πόλωσης. Όσο αυξάνεται η ενέργεια αυξάνει το ma αυξάνει ο αριθμός αλλη/σεων των απομακρυσμένων ηλεκτρονίων. Φαινόμενο πυκνότητας (density effect), f(πυκνότητας). π.χ. συμπυκνωμένη ύλη, μεγαλύτερη πόλωση. Η διόρθωση πυκνότητας υπολογίζεται χρησιμοποιώντας την παραμετροποίηση [Sternheimer et al. Phys. Rev. B6 (198)] log ( βγ ) log p Mc 10 10 Οι άλλες παράμετροι προσαρμογή σε πειραματικά δεδομένα. 9

de/d Bethe Bloch de πzn rmc e e γ β mc e δ z ln β d A β I δ: παράμετρος πυκνότητας, πόλωση του μέσου, ενέργεια πλάσματος 1/β πτώση τι περιμένουμε Ένα ελάχιστο: minimum ionizing particle: MIP 0.1 1 10 100 βγp/m Σχετικιστική αύξηση Ο παράγοντας δ το τραβά προς τα κάτω. Fermi plateau. de d Kz de/d Bethe Bloch Z 1 mec β γ Tma ln A β I β 1 δ 10