4.2.5. Ограниченная массовая тормозная способность и поглощенная доза

При неупругом взаимодействии с веществом электрон, как отмечалось выше, может передать часть своей энергии электронам среды (вторичным электронам) или испустить тормозное излучение. В большинстве случаев вторичные электроны получают относительно небольшую долю энергии первичных электронов, но имеют место и случаи большой передачи энергии (до половины от энергии первичного электрона, а если передается больше половины, тогда вторичный электрон называют первичным, а вторичный – первичным). Такие высокоэнергетические вторичные электроны имеют уже достаточно большие пробеги в веществе и, следовательно, потеряют свою энергию на некотором удалении от точки образования. Аналогичная ситуация имеет место и для тормозных фотонов. Так как понятие поглощенной дозы D связывается с локальным поглощением энергии, то для расчета величины D(, исходя из знания пространственно-энергетического распределения флюенса электронов, использование понятия массовой тормозной способности будет некорректным. Для определения связи между этими двумя величинами вводится понятие ограниченной тормозной способности столкновений.

Ограниченная тормозная способность столкновений относится к концепции линейной потери энергии. Под понятием линейной передачи энергии L понимается отношение энергии dE, теряемой заряженной частицей на ионизацию и возбуждение атомов среды, к величине пути dl, т.е. L=(dE/dl). Таким образом, в величину L не входят потери энергии на испускание тормозного излучения. Чтобы отделить локальное поглощение энергии, имеющее место вблизи точки взаимодействия, от энергии, которая будет потеряна электроном на определенном расстоянии от точки взаимодействия, вводится понятие ограниченной тормозной способности столкновений, (L/ρ)_col,Δ. Другими словами, величина (L/ρ)_col,Δ представляет собой частное от деления dE на ρ∙dl, при условии, что в dE включаются все потери энергии, величина которых меньше Δ:

(1.56)

Выбор значения Δ зависит от специфики рассматриваемой проблемы. Для задач, связанных с расчетом ионизационных камер значение Δ берется равным 10 кэВ, что соответствует пробегу электрона в воздухе порядка 2 мм. Для микродозиметрических расчетов обычно берут Δ = 100 эВ. На рис. 1.15 приводятся для сравнения массовые тормозные способности с разными значениями Δ.

Количественные значения ограниченной тормозной способности для различных значений Δ и веществ были рассчитаны в работе [6]. Используя это понятие, значение поглощенной дозы, создаваемой электронами, можно определить из следующего выражения:

. (1.57)

Рис.1.15. Зависимости массовой тормозной способности от значения Δ

(адаптировано из [1])