การสูญเสียพลังงานเชิงเส้น ลักษณะของอันตรกิริยาของรังสีไอออไนซ์กับสสาร

1. ปัจจัยการลดทอนเชิงเส้น m คืออัตราส่วนของมูลค่าหุ้นที่คาดหวัง ดีเอ็น/เอ็นอนุภาคไอออไนซ์ทางอ้อมที่มีประสบการณ์อันตรกิริยาระหว่างทางเดินของเส้นทางมูลฐาน ดล

หน่วยการวัด m คือ 1/m, 1/cm.

2. ปัจจัยการลดทอนมวลม มคืออัตราส่วนของค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนเชิงเส้น m ต่อความหนาแน่นของสาร r ซึ่งรังสีไอออไนซ์ทางอ้อมผ่าน:

หน่วยวัด - m 2 / kg, cm 2 / g.

3. ภายใต้ ระยะทางสำหรับอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า หมายถึงช่วงที่ประมาณค่าได้ และช่วงของ g-quanta เป็นส่วนกลับของค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนเชิงเส้นในสสาร

4. ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนพลังงานเชิงเส้นม ทคืออัตราส่วนของส่วนแบ่งของพลังงาน ง e/e ของรังสีไอออไนซ์โดยอ้อม ซึ่งจะถูกแปลงเป็นพลังงานจลน์ของอนุภาคที่มีประจุระหว่างทางเดินของเส้นทางมูลฐาน ดลในเรื่องยาวของเส้นทางนี้:

ม ท = . (2.3)

หน่วย ม ท– 1/ม., 1/ซม.

ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนกำลังมวลม ทีอาร์ , มมีความสัมพันธ์กับค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนพลังงานเชิงเส้น ม ท

ม ทีอาร์ , ม = . (2.4)

หน่วย ม ทีอาร์ , ม- ม. 2 / กก. ซม. 2 / ก.

5. ค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับพลังงานเชิงเส้นม thเป็นผลคูณของค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนพลังงานเชิงเส้น m ทถึงความแตกต่างระหว่างหน่วยและเศษของพลังงาน กรัมอนุภาคที่มีประจุทุติยภูมิที่ผ่านเข้าสู่เบรมส์สตราห์ปอดในสารที่กำหนด:

ม th= ม ท×(1 - กรัม). (2.5)

หน่วย ม th– 1/ม., 1/ซม.

ค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนพลังงานมวลม th, มมีความสัมพันธ์กับค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนพลังงานเชิงเส้น ม thผ่านความหนาแน่นของตัวกลาง r ซึ่งรังสีแพร่กระจาย:

ม th, ม= ม th/ร. (2.6)

หน่วย ม th, ม- ม. 2 / กก. ซม. 2 / ก.

สำหรับแหล่งกำเนิดรังสีโฟตอน
(e £ 3 MeV) ในอากาศ กรัมดังนั้น 0.01 ปอนด์ ด้วยความแม่นยำที่เพียงพอสำหรับปัญหาที่นำไปใช้ เราสามารถถือว่า .

สำหรับการแผ่รังสีโฟตอน ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนพลังงานและการดูดกลืนพลังงานได้จากการรวมค่าสัมประสิทธิ์อันตรกิริยาเนื่องจากการดูดกลืนแสง การกระเจิงที่ไม่ต่อเนื่องกันโดยอิเล็กตรอนที่มีพันธะอ่อน และการดูดกลืนระหว่างการก่อตัวของคู่อิเล็กตรอน-โพซิตรอน

6. สำหรับสารประกอบเคมีหรือสารเคมีเชิงซ้อน ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนมวลและการดูดกลืนพลังงานโฟตอนจะได้จากการสรุป:

ม ม = , (2.7)

ที่ไหน ม ม , ผม- ปัจจัยมวล ฉัน-th องค์ประกอบที่มีเศษส่วนมวล ฉัน; = 1.

7. ปฏิสัมพันธ์ของนิวตรอนกับสสารนั้นซับซ้อนกว่าของโฟตอน และไม่ได้ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับไอโซโทปด้วย เช่น จากนิวไคลด์แต่ละตัวที่ประกอบกันเป็นสสาร หนังสืออ้างอิงให้ภาพตัดขวางระดับจุลทรรศน์ที่สมบูรณ์ของการปฏิสัมพันธ์เป็นฟังก์ชันของพลังงาน s(e) ภาพตัดขวางขนาดมหึมาของกระบวนการนิวเคลียร์ที่กำหนด S, 1/ซม. เกี่ยวข้องกับภาพตัดขวางขนาดจิ๋ว s, ซม. 2 โดยนิพจน์

โดยที่ e คือพลังงานนิวตรอน เอ็น เอคือเลขอาโวกาโดร ม, r คือเลขมวลและความหนาแน่นของธาตุที่นิวตรอนทำปฏิกิริยา

8. ลักษณะเฉพาะของการทำงานร่วมกันของอนุภาคที่มีประจุกับสสารคือพลังงานรังสี e ที่ถ่ายโอนไปยังสสารในอันตรกิริยาที่นำไปสู่การแตกตัวเป็นไอออนและการกระตุ้นของอะตอมและโมเลกุล อัตราส่วนของค่าเฉลี่ยของพลังงานที่สูญเสียไปโดยอนุภาคที่มีประจุเนื่องจากการชนบนเส้นทางมูลฐาน ดล, ความยาวของเส้นทางนี้คือปริมาณ การถ่ายโอนพลังงานเชิงเส้นทั้งหมด L:

การสูญเสียพลังงานเนื่องจาก bremsstrahlung ไม่รวมอยู่ในสูตร (2.9) ตัวย่อ LET ใช้เพื่อแสดงถึงการถ่ายโอนพลังงานเชิงเส้นเต็มรูปแบบ LET มีหน่วยเป็น J/m หน่วยพิเศษคือกิโลอิเล็กตรอนโวลต์ต่อไมโครเมตร (keV/µm) ของน้ำ

9. ปานกลางเอ่อ พลังงานที่ส่งไปยังเป้าหมาย. พลังงานที่ถ่ายโอนโดยการแผ่รังสีไปยังสสารที่มีปริมาตรจำกัดจะเท่ากับผลต่างระหว่างพลังงานจลน์ทั้งหมดของอนุภาคที่มีประจุและไม่มีประจุทั้งหมดและควอนตั้มที่เข้าสู่ปริมาตรภายใต้การพิจารณา และพลังงานจลน์ทั้งหมดของอนุภาคที่มีประจุและไม่มีประจุและควอนตั้มออกจากปริมาตรนี้ .

; ค่าการสูญเสียพลังงานไอออไนเซชันต่อหน่วยเส้นทางในสาร LET ถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของพลังงานทั้งหมด ปริญญาเอก, ถ่ายโอนไปยังสารโดยอนุภาคเนื่องจากการชนระหว่างทาง ดลไปจนถึงความยาวของเส้นทางนี้: L= dE / เดซิลิตร. สำหรับอนุภาคที่ไม่มีประจุ จะไม่ใช้ LET แต่จะใช้ค่า LET ของอนุภาคที่มีประจุทุติยภูมิที่เกิดขึ้นในสสาร วัดเป็น eV/nm ค่า LET แตกต่างจาก 0.2 สำหรับโฟตอนพลังงานสูงถึง 104 eV/nm สำหรับเศษฟิชชันของยูเรเนียม

แนวคิดนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในรังสีชีววิทยาเมื่อประเมินผลทางรังสีทางชีวภาพจากรังสีประเภทต่างๆ

ดูสิ่งนี้ด้วย

• ประสิทธิภาพทางชีวภาพสัมพัทธ์ของรังสีไอออไนซ์

มูลนิธิวิกิมีเดีย 2553 .

ดูว่า "การถ่ายโอนพลังงานเชิงเส้น" คืออะไรในพจนานุกรมอื่น ๆ :

- (LET) พลังงานที่อนุภาคไอออไนซ์ถ่ายโอนไปยัง Wu ในละแวกใกล้เคียงที่กำหนดต่อหน่วย ความยาววิถี: Ldeltt=(d?cp/dl)deltt โดยที่ dl คือเส้นทาง ประจุจะผ่านไป h tsey ใน ve, d? cp cf พลังงานที่บุคคลสูญเสียไปในผลกระทบซึ่ง ... ... สารานุกรมกายภาพ

การส่งกำลังเชิงเส้น- ระบบส่งกำลังเชิงเส้น 4.5 [LET] ; LΔ: อัตราส่วนของพลังงาน dE เฉพาะที่ถ่ายโอนไปยังตัวกลางโดยอนุภาคที่มีประจุเนื่องจากการชนบนเส้นทางมูลฐาน dl ต่อความยาวของเส้นทางนี้ Source ...

การส่งกำลังเชิงเส้น- ilginė elektringųjų dalelių energijos perdava statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Jonizuojančiosios elektringosios dalelės, tam tikroje vietoje nueinančios elementarųjį atstumą, medžiagai perduota พลังงาน ja, padalyta iš ถึง... … Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

การส่งกำลังเชิงเส้น- สถานะสถานะของ energijos perdava T sritis fizika atitikmenys: engl. vk การถ่ายโอนพลังงานเชิงเส้น Energieabgabe je Längeneinheit, f rus. การถ่ายโอนพลังงานเชิงเส้น f pranc. Transfert d'énergie Lineique, m … Fizikos terminų žodynas

- (LET) พลังงานเฉลี่ยที่ดูดซับโดยตัวกลางที่จุดผ่านของอนุภาคที่มีประจุต่อหน่วยของเส้นทาง เคยคำนึงถึงความแตกต่างของผลกระทบทางชีวภาพของรังสีไอออไนซ์ประเภทต่างๆ ... พจนานุกรมศัพท์แพทย์ฉบับใหญ่

ดูรังสีไอออไนซ์... สารานุกรมเคมี

การถ่ายโอนพลังงานเชิงเส้น (LET)- 5. การถ่ายโอนพลังงานเชิงเส้น (LET) ตาม GOST 15484 ที่มา ... หนังสืออ้างอิงพจนานุกรมของเงื่อนไขของเอกสารเชิงบรรทัดฐานและทางเทคนิค

เชิงเส้น- 98 วงจรไฟฟ้าเชิงเส้น [ไม่เชิงเส้น] วงจรไฟฟ้าที่แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าหรือ/และกระแสไฟฟ้าและฟลักซ์แม่เหล็กเชื่อมโยงหรือ/และประจุไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าเชื่อมต่อกัน… … หนังสืออ้างอิงพจนานุกรมของเงื่อนไขของเอกสารเชิงบรรทัดฐานและทางเทคนิค

GOST 25645.218-90: ความปลอดภัยจากรังสีของลูกเรือยานอวกาศในการบินอวกาศ การพึ่งพาปัจจัยคุณภาพรังสีคอสมิกต่อพลังงานเชิงเส้น- คำศัพท์ GOST 25645.218 90: ความปลอดภัยจากการแผ่รังสีของลูกเรือยานอวกาศในการบินอวกาศ การพึ่งพาปัจจัยด้านคุณภาพของรังสีคอสมิกในเอกสารต้นฉบับพลังงานเชิงเส้น: 7. สเปกตรัมปริมาณของการส่งผ่านเชิงเส้น ... ... หนังสืออ้างอิงพจนานุกรมของเงื่อนไขของเอกสารเชิงบรรทัดฐานและทางเทคนิค

อนุญาต- การถ่ายโอนพลังงานเชิงเส้นการสูญเสียพลังงานเชิงเส้น (pl) การสูญเสียพลังงานเชิงเส้น … พจนานุกรมตัวย่อของภาษารัสเซีย

การถ่ายโอนพลังงานเชิงเส้น (LET) ของอนุภาคที่มีประจุในสารดูดซับ (หรือ L) คืออัตราส่วนของพลังงานเฉลี่ย dE ที่ถ่ายโอนไปยังสารดูดซับโดยอนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่เนื่องจากการชนเมื่อเคลื่อนที่เป็นระยะทาง dl ถึงระยะทางนี้:

L = เดซิลิตร/เดซิลิตร (2.4)

คำว่า LET มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับกำลังการหยุด S ข้อแตกต่างที่สำคัญคือ LET เกี่ยวข้องกับพลังงานที่ถ่ายโอนไปยังตัวดูดซับ ในขณะที่

S อธิบายคุณสมบัติของสารดูดซับอย่างไร โดยแสดงให้เห็นว่าอนุภาคมีประจุสูญเสียพลังงานในสารอย่างมีประสิทธิภาพเพียงใด กล่าวคือ ตัวดูดซับใช้พลังงานจากอนุภาคที่มีประจุได้อย่างมีประสิทธิภาพเพียงใด

LET มีความสำคัญในการป้องกันรังสี เนื่องจากใช้ในการคำนวณปัจจัยด้านคุณภาพของสนามรังสีที่กำหนด

LET เช่นเดียวกับการหยุดพลังงาน S วัดเป็น keV/µm

ปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคที่มีประจุหนักกับสสาร

ปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคที่มีประจุแบ่งออกเป็นแบบยืดหยุ่นและไม่ยืดหยุ่น

อิลาสติกอันตรกิริยาคืออันตรกิริยาที่ผลรวมของพลังงานจลน์ของอนุภาคอันตรกิริยาก่อนและหลังอันตรกิริยายังคงไม่เปลี่ยนแปลง กระบวนการดังกล่าวเป็นการกระเจิงแบบยืดหยุ่น

ในปฏิสัมพันธ์ที่ไม่ยืดหยุ่น ส่วนหนึ่งของพลังงานจลน์ของอนุภาคที่มีประจุจะถูกถ่ายโอนไปยังอนุภาคหรือโฟตอนที่เกิดขึ้น ส่วนอื่นของพลังงานจลน์จะถูกถ่ายโอนไปยังอะตอมหรือนิวเคลียสเพื่อกระตุ้นหรือจัดเรียงใหม่ อันตรกิริยาดังกล่าวรวมถึงการกระเจิงแบบไม่ยืดหยุ่น การแตกตัวเป็นไอออน และการกระตุ้นอะตอม และการก่อตัวของเบรมส์สตราห์ลุง

ให้เราพิจารณาอันตรกิริยาของอนุภาคที่มีประจุหนักกับสสารโดยใช้ตัวอย่างของอนุภาค α อนุภาค α เป็นนิวเคลียสของอะตอมฮีเลียม มีประจุบวกสองเท่าและมีมวลสี่หน่วย มวลของอนุภาค α คือ 4.002777 a.m.u การสลายตัวส่วนใหญ่เกิดจากนิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีของธาตุหนัก พลังงานของอนุภาค α (E α) ที่ปล่อยออกมาจากนิวไคลด์รังสีตามธรรมชาติและประดิษฐ์มีค่าตั้งแต่ 4.0 ถึง 9.0 MeV ดังนั้นสำหรับ 239 Pu E α = 5.15 MeV สำหรับ 210 Po - 5.3 MeV สำหรับ 226 Ra - 4.777 MeV ความเร็วในการเคลื่อนที่ของอนุภาค α คือประมาณ 10 9 ซม./วินาที

เมื่อผ่านสสาร พลังงานของอนุภาค α ส่วนใหญ่จะใช้ในการไอออไนเซชันและการกระตุ้นอะตอมของตัวกลางที่ดูดซับ (การสูญเสียไอออไนเซชัน) ซึ่งที่ E α > 0.1 MeV สามารถแสดงได้ด้วยสูตร:

โดยที่ E α คือพลังงานจลน์ของอนุภาค α e คือประจุอิเล็กตรอน z คือประจุของอนุภาค α

Z คือหมายเลขซีเรียลของตัวดูดซับ n คือจำนวนอะตอมใน 1 ซม. 3 ของสาร B - ค่าสัมประสิทธิ์การเบรก m o - มวลที่เหลือของอิเล็กตรอน V คือความเร็วของอนุภาค

หนึ่งในคุณสมบัติที่โดดเด่นที่สุดของอนุภาค α คือมีช่วงที่แน่นอน ช่วงเฉลี่ย R a ของอนุภาค α ที่มีพลังงานเดียวมักคำนวณโดยสูตรเชิงประจักษ์ ในอากาศภายใต้สภาวะปกติ

(2.6)

โดยที่ R α - ไมล์สะสม ซม. - พลังงานจลน์ของอนุภาคα, MeV;

n เป็นค่าสัมประสิทธิ์ไร้มิติที่สร้างขึ้นในเชิงประจักษ์

สำหรับอนุภาค α ที่ปล่อยออกมาโดยตัวปล่อย α ตามธรรมชาติ (1< Е α <9МэВ), а = 0,318, n = 1,5. Для α-частиц с более высокими энергиями (Е α = ≤200 МэВ) а = 0,148, n = 1,8.

ดังนั้นอนุภาคαที่มีพลังงาน E α \u003d 5 MeV จะวิ่งในอากาศได้ระยะทาง 3.52 ซม. และด้วยพลังงาน E α \u003d 30 MeV - 68 ซม.

ความยาวเส้นทางของอนุภาค α ในสื่ออื่นสามารถกำหนดได้โดยสูตรของ Bragg:

(2.7)

หรือตามสูตรของ Glensen:

(2.8)

โดยที่ E α คือพลังงานของอนุภาค α, MeV; A คือน้ำหนักอะตอม Z - หมายเลขซีเรียล

ρ คือความหนาแน่นของสารดูดซับ g/cm 3 .

ในตอนท้ายของการวิ่ง พลังงานของอนุภาค α จะลดลงมากจนไม่สามารถผลิตไอออไนซ์ได้อีกต่อไป และเมื่อติดอิเล็กตรอนสองตัวเข้ากับตัวมันเอง ก็จะกลายเป็นอะตอมของฮีเลียม ไอออนไนซ์ทั้งหมดสำหรับอนุภาค α คือไอออนหลายแสนคู่ ตัวอย่างเช่น อนุภาค α ที่มีพลังงาน 7 MeV ตามรูปแบบ (2.1)

คู่ของไอออน

ยิ่งพลังงานของอนุภาค α มากเท่าไร อนุภาค α ก็ยิ่งมีช่วงมากขึ้นและเกิดคู่ของไอออนมากขึ้นเท่านั้น

ความหนาแน่นของไอออไนเซชันเชิงเส้นยังขึ้นอยู่กับพลังงานของอนุภาค α แต่การพึ่งพาอาศัยกันนั้นผกผัน - ยิ่งพลังงานของอนุภาคต่ำลง และด้วยเหตุนี้ความเร็ว ความน่าจะเป็นของการมีปฏิสัมพันธ์กับอิเล็กตรอนในวงโคจรก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ความหนาแน่นเชิงเส้นของไอออนไนซ์ในอากาศโดยอนุภาค α ตัวอย่างเช่น สำหรับ 210 Po (E α = 5.3 MeV, ช่วงเชิงเส้น R = 3.87 ซม., พลังงานของการก่อตัวของไอออนคู่หนึ่ง ε = 33.85 eV/คู่) ถูกกำหนดโดย สูตร (2.2)

ไอออนคู่/ซม.

ไอออนไนซ์ที่เฉพาะเจาะจงถึงค่าสูงสุดเมื่อสิ้นสุดการทำงาน

ความหนาแน่นเชิงเส้นของไอออนไนซ์ในอากาศตามเส้นทางของอนุภาค α แสดงในรูปที่ 2.4 จะเห็นได้จากรูปที่ความหนาแน่นไอออไนเซชันเชิงเส้นมีการกระจายไม่สม่ำเสมอ เพิ่มขึ้นที่จุดสิ้นสุดของเส้นทาง แล้วลดลงอย่างรวดเร็วจนเป็นศูนย์ ตัวอย่างเช่นอนุภาคαที่มีพลังงาน 4.8 MeV ในอากาศที่จุดเริ่มต้นของเส้นทางสร้างไอออน 2 10 4 คู่ / ซม. และที่ส่วนท้ายของเส้นทาง 6 10 4 คู่ไอออน / ซม. การเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นไอออไนเซชันที่ส่วนท้ายของเส้นทาง ตามด้วยการลดลงอย่างรวดเร็วจนเป็นศูนย์ อธิบายได้จากความจริงที่ว่า อนุภาค α ประสบกับการชะลอตัว สูญเสียความเร็วขณะเคลื่อนที่ในสาร ดังนั้น เวลาในการผ่านอะตอมที่ปลายเส้นทางจึงเพิ่มขึ้น และด้วยเหตุนี้ ความน่าจะเป็นในการถ่ายเทพลังงานไปยังอิเล็กตรอนเพียงพอที่จะดึงมันออกจากอะตอม ความเร็วของอนุภาค α จะกลายเป็นเมื่อใด

เทียบได้กับความเร็วของการเคลื่อนที่ของอะตอมของสสาร จากนั้นอนุภาค α จะจับและกักเก็บอิเล็กตรอนตัวแรกและอิเล็กตรอนตัวที่สองไว้ และกลายเป็นอะตอมของฮีเลียม - หยุดการแตกตัวเป็นไอออน

ข้าว. 2.4. ความหนาแน่นเชิงเส้นของอากาศแตกตัวเป็นไอออนตามเส้นทางของอนุภาค α

อนุภาค α ที่มีพลังงานเท่ากัน (พลังงานเดียว) ในตัวดูดซับจะเคลื่อนที่ในระยะทางเกือบเท่ากัน นั่นคือ จำนวนของอนุภาค α เกือบตลอดเส้นทางของการวิ่งอย่างต่อเนื่องและลดลงอย่างรวดเร็วจนเป็นศูนย์เมื่อสิ้นสุดการวิ่ง สเปกตรัมการกระจายช่วงของอนุภาค α-พลังงานเดียวแสดงในรูปที่ 2.5 เราสามารถหาเส้นโค้งการกระจายสำหรับช่วงของอนุภาค α รอบค่าเฉลี่ย R 0 - ช่วงเฉลี่ยของอนุภาค α โดยการหาความแตกต่างของเส้นโค้งอินทิกรัล

ช่วงของอนุภาค α เกือบจะเป็นเส้นตรงเนื่องจากมีมวลมาก ซึ่งป้องกันไม่ให้อนุภาค α เบี่ยงเบนไปจากเส้นทางเส้นตรงภายใต้การกระทำของแรงไฟฟ้าของอะตอม แม้จะมีพลังงานสูงของอนุภาค α แต่พลังและระยะทะลุทะลวงของพวกมันยังเล็กมาก เช่น ในอากาศ 4 10 ซม. และในเนื้อเยื่ออ่อนของมนุษย์ ในของเหลวและของแข็งจะมีขนาดหลายไมครอน

ข้าว. 2.5. สเปกตรัมการกระจายช่วงของอนุภาคα-monoenergetic: 1 - อินทิกรัล; 2 - ความแตกต่าง

ช่วงสูงสุดของอนุภาค α ในอากาศเมื่อพลังงานเปลี่ยนจาก 1 ถึง 10 MeV เปลี่ยนจาก 0.52 เป็น 10.5 ซม. และที่ E α = 5 MeV คือ 3.52 ซม. และในเนื้อเยื่อชีวภาพจะเปลี่ยนจาก 7.2 10 -1 เป็น 1.2 10 - 2 ซม. ที่ E α = 5 MeV R สูงสุด = 4.4 10 -3 ซม.

ปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้ากับสาร

ให้เราพิจารณาปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้ากับสสารโดยใช้ตัวอย่างของอนุภาค β อนุภาค β เป็นกระแสของอิเล็กตรอนหรือโพสิตรอน อิเล็กตรอนและโพสิตรอน

มีมวลเท่ากันและมีประจุเท่ากันแต่เครื่องหมายของประจุต่างกัน มวลของอิเล็กตรอนคือ 0.000549 a.m.u ซึ่งแตกต่างจากอนุภาค α อนุภาค β มีสเปกตรัมพลังงานต่อเนื่อง

ขึ้นอยู่กับพลังงานของอนุภาค β รังสีบีตาที่อ่อนและแข็งนั้นแตกต่างกัน อนุภาค β ที่มีพลังงานสูงถึงหลายสิบ keV เรียกว่ารังสี β แบบอ่อน และอนุภาคที่มีพลังงานสูงเรียกว่า รังสี β แบบแข็ง

กระบวนการส่งผ่านอนุภาค β ผ่านสสารนั้นซับซ้อนกว่ากระบวนการส่งผ่านอนุภาค α พลังงานถูกใช้ไปกับการแตกตัวเป็นไอออนและการสูญเสียการแผ่รังสี จากการกระเจิงของอนุภาค β ปฏิกิริยานิวเคลียร์จะเกิดขึ้นที่พลังงานอิเล็กตรอนสูง (มากกว่า 20 MeV) เท่านั้น

การสูญเสียไอออไนเซชันของอนุภาค β เช่นเดียวกับอนุภาค α เกี่ยวข้องกับการแตกตัวเป็นไอออนและการกระตุ้นของอะตอมตัวดูดซับ แต่ความน่าจะเป็นของปฏิสัมพันธ์ของอนุภาค β กับสสารน้อยกว่าสำหรับอนุภาค α เนื่องจากอนุภาค β มี มีประจุครึ่งหนึ่งและมีมวลน้อยกว่าหลายเท่า (7000 เท่า) เมื่อเปรียบเทียบกับอนุภาค α ในระหว่างการแตกตัวเป็นไอออน อนุภาค β จะกระแทกอิเล็กตรอนในวงโคจรออก ซึ่งสามารถสร้างไอออนไนซ์เพิ่มเติม (ทุติยภูมิ) ได้ ไอออนไนซ์ทั้งหมดคือผลรวมของไอออนไนซ์ปฐมภูมิและทุติยภูมิ อนุภาค β สร้างไอออนหลายร้อยคู่ต่อ 1 µm ของเส้นทางในสสาร อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ช้าลงจะยังคงเป็นอิสระหรือถูกอะตอมจับไว้และจบลงในสภาพที่ถูกผูกไว้ ในขณะที่โพซิตรอนจะทำลายล้าง

การสูญเสียไอออไนเซชันขึ้นอยู่กับจำนวนอิเล็กตรอนในอะตอมของตัวดูดซับ จำนวนอิเล็กตรอนใน 1 ซม. 3 ของสารสามารถคำนวณได้จากอัตราส่วน

n = ρ Ν Α (Ζ/Α) = 6.023 10 23 ρ (Ζ/Α), (2.9)

โดยที่ Ν Α คือเลขของอาโวกาโดร A คือน้ำหนักอะตอม ρ คือความหนาแน่นของตัวดูดซับ Z คือเลขอะตอมขององค์ประกอบตัวดูดซับ

ดังนั้น การสูญเสียไอออนไนซ์ (dE/dx) ไอออน ≈ ρ·Z/A

เมื่อ Z เปลี่ยนไป อัตราส่วน Z/A จะเปลี่ยนจาก 0.5 สำหรับสารเบาเป็น 0.4 สำหรับตะกั่ว เช่น สำหรับองค์ประกอบต่างๆ อัตราส่วน Z/A แตกต่างกันเล็กน้อย (ยกเว้นไฮโดรเจน ซึ่ง Z/A = 1) ซึ่งทำให้เราสามารถพิจารณาอัตราส่วนนี้โดยประมาณค่าคงที่ได้ ดังนั้นการแสดงความหนาที่วัดได้ของชั้นดูดซับจึงไม่ใช่หน่วยเซนติเมตร แต่เป็นหน่วย ρ cm เช่น ใน g/cm 2 เราสามารถสรุปได้ว่าปริมาณการดูดกลืนรังสี β ของพลังงานที่กำหนดจะใกล้เคียงกันสำหรับสารทั้งหมด

อนุภาค β-ที่บินอยู่ใกล้นิวเคลียสของอะตอมของตัวดูดซับจะถูกทำให้ช้าลงในสนามของนิวเคลียสและเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่ พลังงานลดลงอันเป็นผลมาจากการชะลอตัวของอิเล็กตรอนในสนามของแกนดูดซับ (การสูญเสียรังสี)ที่เกี่ยวข้องกับการปล่อย bremsstrahlung

สำหรับอนุภาค β พลังงานสูง (MeV หลายตัว) อัตราส่วนของการสูญเสียรังสีต่อการสูญเสียไอออไนเซชันจะถูกกำหนดโดยนิพจน์

n \u003d (dE / dx) rad / (dE / dx) ไอออน \u003d E β m ax Z / 800, (2.10)

โดยที่ E β m ah เป็นพลังงานสูงสุดสำหรับสเปกตรัมต่อเนื่องของอนุภาค β หรือพลังงานเริ่มต้นของอิเล็กตรอนพลังงานเดียว

Z คือเลขอะตอมของธาตุที่มีการเร่งความเร็วของอิเล็กตรอน

ที่พลังงานระดับหนึ่งของอนุภาค β การสูญเสียการแผ่รังสีจะเทียบเท่ากับการสูญเสียไอออไนเซชัน พลังงานนี้เรียกว่าวิกฤต เมื่อการสูญเสียการแผ่รังสีและไอออไนเซชันเท่ากัน พลังงานวิกฤต (E 0 , MeV) จะถูกกำหนดโดยนิพจน์

E 0 = 800/Z. (2.11)

ตัวอย่างเช่น สำหรับตะกั่ว (Z = 82) พลังงานวิกฤตคือ E 0 = 800/82 ≈ 10 MeV

เนื่องจากมวลของอนุภาค β มีขนาดเล็ก จึงมีลักษณะเป็นผลกระทบจากการกระเจิง การกระเจิงของอนุภาค β เกิดขึ้นระหว่างการชนกับอิเล็กตรอนในวงโคจรของอะตอมของสารดูดซับ ในระหว่างการกระเจิง พลังงานของอนุภาค β จะหายไปเป็นส่วนใหญ่ ในบางกรณีมากถึงครึ่งหนึ่ง การกระเจิงขึ้นอยู่กับพลังงานของอนุภาคβและธรรมชาติของสารดูดซับ: เมื่อพลังงานของอนุภาคβลดลงและเมื่อเลขอะตอมของสารดูดซับเพิ่มขึ้น การกระเจิงจะเพิ่มขึ้น

อันเป็นผลมาจากการกระเจิงในตัวดูดซับ เส้นทางของอนุภาค β ไม่ได้เป็นเส้นตรง เช่นเดียวกับอนุภาค α และความยาวที่แท้จริงของเส้นทางในตัวดูดซับสามารถเป็น 1.5 - 4 เท่าของระยะ ชั้นของสสารเท่ากับความยาวเส้นทางของอนุภาค β ที่มีพลังงานสูงสุดจะลดความเร็วของอนุภาค β ที่ปล่อยออกมาโดยนิวไคลด์กัมมันตรังสีที่กำหนด

การดูดกลืนอนุภาค β ด้วยสเปกตรัมต่อเนื่องเกิดขึ้นตามกฎเลขชี้กำลัง สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าอนุภาคของพลังงานที่แตกต่างกันถูกดูดซับอย่างสมบูรณ์โดยชั้นต่างๆของตัวดูดซับ:

φ = φ 0 ประสบการณ์(- μd), (2.12)

โดยที่ φ ο คือความหนาแน่นฟลักซ์เริ่มต้นของอนุภาค β φ คือความหนาแน่นฟลักซ์ของอนุภาค β หลังจากผ่านตัวดูดซับที่มีความหนา d; ค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนเชิงเส้น μ ระบุสัดส่วนของอนุภาค β ที่ถูกดูดซับต่อหน่วยความหนาของตัวดูดซับ

ข้าว. 2.6. กราฟของการพึ่งพาช่วงสูงสุดของอนุภาค β กับพลังงานสูงสุด

หนึ่งในคุณสมบัติที่โดดเด่นที่สุดของอนุภาค β เช่นเดียวกับอนุภาค α คือพวกมันมีช่วงที่แน่นอนในสารดูดซับ และในการป้องกันรังสี ข้อมูลที่มีอยู่ค่อนข้างน่าเชื่อถือและเพียงพอมักจะใช้ทั้งสองอย่างเพื่อให้ได้ค่าสูงสุด พลังงาน E β และสำหรับช่วงสูงสุด R β . กราฟของการพึ่งพาช่วงสูงสุดของอนุภาค β กับพลังงานสูงสุดขององค์ประกอบต่างๆ จะแสดงในรูปที่ 2.6.

อลูมิเนียมมักใช้เป็นวัสดุป้องกันอนุภาคเบต้า สูตรเชิงประจักษ์และตารางของการพึ่งพาช่วงสูงสุดของอนุภาค β-r β (เช่นเดียวกับอนุภาค α) กับพลังงานสูงสุดนั้นได้รับค่อนข้างครบถ้วนในเอกสารอ้างอิง

ช่วงสูงสุดของอนุภาค β ในอากาศเปลี่ยนจาก 292 เป็น 3350 ซม. เมื่อพลังงานเปลี่ยนจาก 1 เป็น 10 MeV และจาก 0.335 เป็น 4.3 ซม. ในเนื้อเยื่อชีวภาพ ที่ E β = 5 MeV, R β ในอากาศเท่ากับ 1.7 10 3 ซม. และในเนื้อเยื่อชีวภาพ - 2.11 ซม.

ปฏิสัมพันธ์ของรังสีแกมมากับสาร

รังสีโฟตอนหมายถึงการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าโดยอ้อมและรวมถึงรังสีเอ็กซ์และรังสีแกมมา

ต้นกำเนิดของรังสีเอกซ์และรังสี γ นั้นแตกต่างกัน แต่ธรรมชาติของพวกมันเหมือนกัน: จากมุมมองของฟิสิกส์คลาสสิก - รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (คลื่น) และควอนตัม - การไหลของโฟตอน (ควอนตา) เช่น อนุภาค ควรเข้าใจลักษณะคู่ของรังสีโฟตอนในลักษณะที่ในบางปรากฏการณ์ การแผ่รังสีนี้แสดงคุณสมบัติของคลื่น (การสะท้อน การหักเห การเลี้ยวเบน การแทรกสอด) ในปรากฏการณ์อื่นๆ - คุณสมบัติของอนุภาคที่เรียกว่า γ-ควอนตา (ผลโฟโตอิเล็กทริก ปฏิกิริยานิวเคลียร์) .

แม้จะมีแหล่งกำเนิดต่างกัน แต่เมื่อทำปฏิกิริยากับสสาร รังสีเอกซ์และรังสี γ ที่มีพลังงานเท่ากันจะแสดงคุณสมบัติเหมือนกัน กลไกการทำงานร่วมกันของโฟตอนกับสสารนั้นแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากการทำงานร่วมกันของอนุภาคที่มีประจุ อนุภาคมีประจุที่ผ่านสารดูดซับ ให้พลังงานบางส่วนหรือทั้งหมด ในขณะที่ผ่านการแผ่รังสีโฟตอน เราพูดถึงความน่าจะเป็นของการปฏิสัมพันธ์กับสารดูดซับ และความน่าจะเป็นของปฏิสัมพันธ์เพิ่มขึ้นแบบทวีคูณเมื่อเพิ่มขึ้นใน ความหนาของโช้ค

คุณลักษณะของ γ-quanta เมื่อผ่านสารคือพวกมันค่อนข้างจะชนกับอิเล็กตรอนและนิวเคลียส แต่ในการชนกัน ตามกฎแล้วพวกมันจะเบี่ยงเบนไปจากเส้นทางของมันอย่างรวดเร็ว เช่น แทบหลุดจากคาน ลักษณะเด่นประการที่สองของ γ-ควอนตา คือ พวกมันมีมวลนิ่งเป็นศูนย์ ดังนั้น จึงไม่สามารถมีความเร็วแตกต่างจากความเร็วแสงได้ ซึ่งหมายความว่า γ-ควอนตาในตัวกลางไม่สามารถชะลอความเร็วลงได้ พวกมันถูกดูดซับหรือกระจัดกระจาย ส่วนใหญ่จะอยู่ในมุมกว้าง

สำหรับ γ-quanta ไม่มีแนวคิดเกี่ยวกับช่วง ช่วงสูงสุด การสูญเสียพลังงานต่อหน่วยความยาว ในระหว่างที่ลำแสงของ γ-quanta ผ่านสารดูดซับ พลังงานของพวกมันจะไม่เปลี่ยนแปลง แต่จากการชนกัน ความเข้มของลำแสงจะค่อยๆ อ่อนลง

วิธีการประเมินและทำนายอันตรายจากรังสีบนยานอวกาศนั้นขึ้นอยู่กับการศึกษากลไกการเกิดผลกระทบของรังสีในของแข็งและวัตถุทางชีวภาพ ซึ่งดำเนินการในสภาพห้องปฏิบัติการในเครื่องจำลองการแผ่รังสีไอออไนซ์ (เครื่องเร่งความเร็ว, การติดตั้งไอโซโทปรังสี) การศึกษาระยะยาวเหล่านี้ทำให้สามารถพัฒนาแบบจำลองและสร้างรูปแบบทั่วไปของการเกิดผลกระทบของรังสีในวัสดุโครงสร้างและผลิตภัณฑ์ของเทคโนโลยีอวกาศ ตลอดจนแก้ปัญหาความปลอดภัยของนักบินอวกาศในการบินอวกาศโดยทั่วไป ผลกระทบของรังสีเกิดขึ้นในสองขั้นตอน ที่ระยะไหลเร็วครั้งที่ 1 (< ~ 1 нс) происходит передача кинетической энергии от налетающих частиц электронам и ядрам вещества. Выделяют образование эффектов двух типов: ионизационных эффектов и первичных структурных нарушений (смещенных атомов). На 2-ой стадии возбужденная система из электронов и атомов приходит в новое равновесное состояние. Процессы релаксации обоих подсистем взаимосвязаны, а время их протекания зависит от температуры, распределения электрических полей и других свойств вещества.

การถ่ายโอนพลังงานเชิงเส้น (LET)

ค่า LET, L ระบุลักษณะเชิงปริมาณของสาเหตุของการเกิดเอฟเฟกต์รังสี - การถ่ายโอนพลังงานจากอนุภาคไปยังสสาร พิจารณา LET ไปที่การก่อตัวของผลกระทบไอออไนเซชันและความเสียหายของโครงสร้าง ในการประมาณผลกระทบของรังสีที่เกิดจากการกระทบของอนุภาคมีประจุในอวกาศ ค่า LET จะเท่ากับการสูญเสียพลังงานจำเพาะ dE/dx ซึ่งเป็นพลังงานเฉลี่ยที่อนุภาคสูญเสียต่อหน่วยของเส้นทาง

• LET เป็นปริมาณทางกายภาพหลักที่แสดงลักษณะเชิงปริมาณของการมีส่วนร่วมของพลังงานของอนุภาคหนึ่งต่อการก่อตัวของเอฟเฟกต์รังสี
• LET, L คือพลังงานเฉลี่ยที่สารสามารถได้รับจากอนุภาคที่มีประจุที่ตกกระทบต่อหน่วยเส้นทางของมัน
• หน่วยวัด LET - MeV / cm หรือ MeV / (g / cm 2)

การสูญเสียพลังงานของอนุภาคที่มีประจุ

การสูญเสียพลังงานเฉพาะของอนุภาคที่มีประจุ dE/dx = (dE/dx) e + (dE/dx) nถูกกำหนดไว้ในฟิสิกส์นิวเคลียร์สำหรับการชนกันของอนุภาคกับอิเล็กตรอนของสสาร (การสูญเสียไอออไนเซชัน แสดงโดยดัชนี “e”) และกับนิวเคลียสของสสาร (การสูญเสียอะตอม-นิวเคลียร์ แสดงโดยดัชนี “n”) ค่าของปริมาณเหล่านี้ขึ้นอยู่กับพลังงานของอนุภาคที่มีประจุเป็นที่รู้จักกันในสารหลายชนิด ( Ziegler J.F. และคณะ., 1995).

ตัวอย่างเช่น ตัวเลขแสดงค่าต่างๆ (dE/dx)จ(เส้นโค้งทึบ) และ (dE/dx)น(เส้นโค้งประ) ในซิลิคอน "Si" ขึ้นอยู่กับพลังงานของโปรตอน (นิวเคลียสของไฮโดรเจน "H") (เส้นโค้งสีแดง) นิวเคลียสของเหล็ก "Fe" (เส้นโค้งสีเขียว) และอิเล็กตรอน "e" (เส้นโค้งสีม่วง) มีการพิจารณาว่าที่พลังงานโปรตอนสูง (>~30 MeV) การมีส่วนร่วมเพิ่มเติมในการสูญเสียพลังงานปรมาณู-นิวเคลียร์มาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์
สิ่งสำคัญคือต้องเน้นย้ำว่าสำหรับอนุภาคมีประจุพลังงานสูงที่มีอยู่ในอวกาศ (dE/dx)จ >> (dE/dx)น.

การจัดหมวดหมู่

• ผลกระทบของขนาดยาที่ดูดซึมปรากฏเป็นผลรวมของพลังงานที่อนุภาคจำนวนมากถ่ายโอนไปยังปริมาตรที่ละเอียดอ่อนของสสาร
• เอฟเฟกต์เดี่ยวแบบสุ่มเกิดขึ้นเมื่อพลังงานถูกถ่ายโอนจากอนุภาคหนึ่งไปยังสสารที่มีปริมาตรที่ละเอียดอ่อน

การจำแนกผลกระทบของรังสีในปัจจุบันคำนึงถึงการเข้าสู่ของอนุภาคจากการไหลของรังสีในร่างกายโดยทั่วไป ปริมาณที่ละเอียดอ่อน(ปริมาตรที่กำหนดคุณสมบัติเชิงหน้าที่ของวัสดุหรืออุปกรณ์) ของวัตถุที่ฉายรังสีเกิดขึ้น แยกกัน. เอฟเฟกต์เดี่ยวแบบสุ่ม (RSE)เกิดขึ้นในวัตถุที่มีปริมาตรละเอียดอ่อนขนาดไมครอน และปัจจุบันปรากฏตัวภายใต้อิทธิพลของรังสีคอสมิกพลังงานสูงบนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โซลิดสเตตประเภทสมัยใหม่ (วงจรไมโคร, CCD, ออปโตคัปเปลอร์ ฯลฯ)

ปริมาณที่ดูดซึม

ปริมาณที่ดูดซึม Dเป็นการวัดเชิงปริมาณของขนาดของผลกระทบของรังสี ถ้ามันเกิดขึ้นจากการเข้าไปของอนุภาคจำนวนมากในปริมาตรที่ละเอียดอ่อนของสสาร ปริมาณที่ดูดซับเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญที่แสดงลักษณะการเปลี่ยนแปลงในคุณสมบัติของวัสดุหรืออุปกรณ์ที่เกิดขึ้นระหว่างการบินยานอวกาศตั้งแต่เปิดตัว

ตามคำนิยาม: ปริมาณรังสี D ที่ถูกดูดกลืนคือพลังงานที่ถ่ายโอนจากการแผ่รังสีไปยังปริมาตรมูลฐานของสารที่มีหน่วยมวล

D = ΔE/Δm [J/kg หรือสีเทา (100 rad)]

เมื่อสัมผัสกับการไหลของอนุภาค Ф ด้วยพลังงาน E 0 = const

เมื่อสัมผัสกับการไหลของอนุภาค Ф i (E) ต่างชนิดกันและพลังงานต่างกัน

ที่ไหน คือ LET สเปกตรัมของการไหลของอนุภาคทั้งหมด

ค่าของปริมาณรังสีที่ดูดซับจะคำนึงถึงพลังงานทั้งหมดที่ถ่ายโอนจากอนุภาคไปยังทั้งอิเล็กตรอนและนิวเคลียสของปริมาตรมูลฐาน อย่างไรก็ตาม หากมีการอธิบายผลกระทบของการแผ่รังสีโดยการแตกตัวเป็นไอออนหรือการรบกวนทางโครงสร้าง การคำนวณจะใช้ค่าของการสูญเสียพลังงานเฉพาะตามลำดับ ไม่ว่าจะเป็นการชนกันทางอิเล็กทรอนิกส์หรือการชนกันของนิวเคลียร์ ในกรณีเหล่านี้ มีคนพูดถึง ปริมาณไอออนไนซ์หรือไม่ไอออนไนซ์(ในวรรณกรรมต่างประเทศ “total ionizing dose (TID)” และ “non ionizing elastic loss (NIEL)”)

ตัวอย่างของผลกระทบของปริมาณไอออไนเซชัน

ตัวพาประจุที่ไม่สมดุลที่เกิดขึ้นระหว่างการฉายรังสีของโครงสร้าง MOS จะเปลี่ยนประจุที่มีอยู่ในปริมาตรของออกไซด์และที่อินเทอร์เฟซของสารกึ่งตัวนำออกไซด์ เอฟเฟกต์แรกนำไปสู่การลดลง (เส้นโค้งสีเขียว) และครั้งที่สอง เริ่มจากค่าหนึ่งของปริมาณไอออไนเซชัน ไปจนถึงการเพิ่มขึ้น (เส้นโค้งสีน้ำเงิน) ของแรงดันธรณีประตูของ MOSFET แบบ n-channel เป็นผลให้การแข่งขันระหว่างเอฟเฟกต์ทั้งสองอธิบายถึงการพึ่งพา nonmonotonic ของแรงดันธรณีประตูของ n-channel MOSFET บนปริมาณไอออไนเซชัน (เส้นโค้งสีแดง)

ตัวอย่างของผลกระทบของขนาดยาที่ไม่ก่อให้เกิดไอออน

โฟโตปัจจุบัน ฉัน ที่สร้างขึ้นโดยเซลล์แสงอาทิตย์ขึ้นอยู่กับอายุการใช้งานของตัวพาประจุเล็กน้อยในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์พื้นฐาน (ซิลิกอน แกลเลียมอาร์เซไนด์) ของเซลล์ เมื่อสัมผัสกับรังสีที่มีพลังงานสูง ปริมาณรังสีจะลดลงเนื่องจากอายุการใช้งานที่ลดลงของพาหะส่วนน้อย ซึ่งอธิบายได้จากการก่อตัวของการรบกวนทางโครงสร้าง (ความบกพร่องของรังสี)
แท้จริงแล้ว การลดลงนี้ (และเป็นผลให้การสะสมของความบกพร่องของรังสี) สัมพันธ์กันอย่างดีกับการเพิ่มขึ้นของปริมาณรังสีที่ไม่ก่อตัวเป็นไอออน D n โดยไม่คำนึงถึงประเภทของรังสีที่แสดง (อิเล็กตรอน โปรตอน) และพลังงานของมัน

ปริมาณเทียบเท่า

การคำนวณปริมาณรังสีที่ดูดซับถือว่าพลังงานที่ปล่อยออกมาจากอนุภาคจำนวนมากมีการกระจายอย่างเท่าเทียมกันในปริมาตรขั้นต้น เฉพาะในกรณีนี้เท่านั้นที่สามารถพิจารณาปริมาณรังสีที่ดูดซับเป็นการวัดเชิงปริมาณของผลกระทบของรังสี โดยไม่คำนึงถึงพลังงานและประเภทของรังสี
สภาวะนี้ไม่เป็นที่พอใจภายใต้การกระทำของโปรตอนและอนุภาคที่มีประจุหนัก เมื่อพลังงานที่ปล่อยออกมากระจุกตัวอยู่ในเส้นทางของอนุภาคเหล่านี้ ในกรณีนี้ การใช้ค่าปริมาณรังสีที่ดูดซึมเพื่อประเมินผลกระทบของการแผ่รังสีจำเป็นต้องมีการชี้แจง

ดังนั้น ในทางรังสีชีววิทยา (และความปลอดภัยในการแผ่รังสีของเที่ยวบินที่มีพนักงานประจำ) เพื่อจุดประสงค์เหล่านี้ ปัจจัยด้านคุณภาพ ว(แอล) รังสีซึ่งขึ้นอยู่กับการถ่ายโอนพลังงานเชิงเส้น (LET) ของอนุภาค ซึ่งแสดงลักษณะเชิงปริมาณของการมีส่วนร่วมของพลังงานของอนุภาคหนึ่งในการสร้างเอฟเฟกต์การแผ่รังสี แต่ไม่ได้คำนึงถึงขนาดของเส้นทางของอนุภาค และด้วยเหตุนี้ การกระจาย ความหนาแน่นของพลังงานที่ถ่ายโอนในแทร็กนี้ .
ในทางรังสีวิทยา เป็นเรื่องปกติที่จะใช้ปริมาณ ปริมาณที่เท่ากัน

H [ซีเวอร์ต (100 rem)] = ∫ w(L) LF(L)dL

เอฟเฟกต์สุ่มเดี่ยว

เอฟเฟกต์สุ่มเดี่ยว (SSE)เกิดขึ้นเนื่องจากการละเมิดคุณสมบัติของปริมาตรที่ละเอียดอ่อนเมื่ออนุภาคหนึ่งผ่านเข้าไป เกิดขึ้นเมื่อไอออน (อนุภาคที่มีประจุหนัก) ถูกฉายรังสีด้วยปริมาตรขนาดไมครอนที่ละเอียดอ่อน ตัวอย่างเช่น ในอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ SSE เกิดขึ้นเนื่องจากการก่อตัวของตัวพาประจุที่ไม่สมดุลซึ่งเป็นผลมาจากการแตกตัวเป็นไอออน
เงื่อนไขของการเกิด: พลังงาน ∆E ที่อนุภาคถ่ายโอนไปยังปริมาตรที่ละเอียดอ่อนจะต้องสูงกว่าค่าเกณฑ์ E c ซึ่งเป็นลักษณะคุณสมบัติเชิงหน้าที่ของปริมาตรนี้

สไลด์นี้แสดงกลไกสองประการสำหรับการเกิด SSE ภายใต้อิทธิพลของอนุภาครังสีคอสมิก: โดยตรงจากไอออนที่ประกอบกันเป็นรังสีคอสมิก (กลไกโดยตรง) และจากไอออนทุติยภูมิที่เกิดจากการชนกันของนิวเคลียร์ของโปรตอนของรังสีคอสมิกกับนิวเคลียสของสสาร ( กลไกนิวเคลียร์)

OSE เป็นปรากฏการณ์สุ่มและความน่าจะเป็นของการเกิดขึ้นมีลักษณะเฉพาะตามส่วนที่เรียกว่า OSE ในกรณีทั่วไป ปริมาณนี้ σ i ( อี,θ ) ขึ้นอยู่กับชนิดของอนุภาค พลังงานของอนุภาค และทิศทางการเคลื่อนที่ของไอออนในปริมาตรที่ละเอียดอ่อน
แบบจำลองของกลไกโดยตรงของแหล่งกำเนิด OSE ถือว่าส่วนตัดขวางของ OSE σ i (L,θ) เป็นฟังก์ชันของ LET ของไอออน โดยไม่คำนึงถึงชนิดของไอออน ซึ่งทำให้มีความเป็นไปได้ที่ส่วนตัดขวางของ OSE จะขึ้นต่อกันหนึ่งส่วน (แทนที่จะเป็น จำนวนมาก) สำหรับการประมาณค่าความถี่ของการหยุดชะงักของไอออนฟลักซ์ของรังสีคอสมิก รวมถึงไอออนประเภทต่างๆ
สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่า ตรงกันข้ามกับปริมาณที่ดูดซึม ความถี่ SSE จะแสดงคุณสมบัติของวัสดุหรืออุปกรณ์ ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง โดยซิงโครไนซ์กับการไหลของอนุภาคที่มีอิทธิพล อย่างไรก็ตาม ความถี่ OSE ยังถูกคำนวณสำหรับช่วงเวลาที่ยาวนาน แต่จากนั้นจะใช้ความหนาแน่นฟลักซ์ของอนุภาคเฉลี่ยในช่วงเวลานี้ในการคำนวณ
การวัดเชิงปริมาณของการเกิดขึ้นของ SSE ภายใต้อิทธิพลของการไหลของอนุภาคคือ ความถี่ OSE

เมื่อสัมผัสกับความหนาแน่นฟลักซ์ของอนุภาค F (1/ซม. 2 วินาที) ด้วยพลังงาน E 0 = const และมุมตกกระทบ
θ 0 = คงที่

ν = σ(E 0 ,θ 0) F

เมื่อสัมผัสกับความหนาแน่นของฟลักซ์ไอโซโทรปิกของอนุภาค F i (E) (1/cm 2 cmeV) ต่างชนิดกันและพลังงานต่างกัน

ν = ∑ ฉัน ∫∫∫ σ ฉัน (E,Ω)F ฉัน (E)dEdΩ

หรือใช้แบบจำลองสำหรับกลไกโดยตรงของการเกิดขึ้นของ OSE

ν = ∫∫∫ σ ไอออน (L,Ω)F i (L)dLdΩ

โดยที่ F(L) คือสเปกตรัม LET ที่แตกต่างกันของความหนาแน่นฟลักซ์ของอนุภาค

ในการกำหนดค่าสัมบูรณ์ของส่วนตัดขวางของ OSE และประเภทของการพึ่งพา σ p (E) และ σ ไอออน (L) จะใช้ตัวเร่งโปรตอนและไอออนหนัก
ค่าของส่วนตัดขวาง OSE σ ไอออน (L) เทียบกับ HSP เพิ่มขึ้นโดยเพิ่ม LET จากค่าเกณฑ์ที่กำหนด L c และมีแนวโน้มเป็นค่าคงที่ σ sat ซึ่งขึ้นอยู่กับขนาดของปริมาตรที่ละเอียดอ่อนของวัตถุขนาดเล็ก การเพิ่มขึ้นของค่าของส่วนข้าม OSC σ p (E) ที่คล้ายกันนั้นขึ้นอยู่กับพลังงานโปรตอนอย่างไรก็ตามในกรณีนี้ค่าเกณฑ์ของ E c ขึ้นอยู่กับเกณฑ์ที่มีประสิทธิภาพของปฏิกิริยานิวเคลียร์และค่า ของ σ sat นั้นไม่ได้ขึ้นอยู่กับขนาดของปริมาตรที่ละเอียดอ่อนเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับภาคตัดขวางสำหรับการก่อตัวของนิวเคลียสที่เหลืออยู่ในเรื่องของไมโครวัตถุด้วย
ในปัจจุบัน ชิปหน่วยความจำจำนวนมากได้รับการพึ่งพาดังกล่าวซึ่งใช้ในอุปกรณ์ยานอวกาศ เนื่องจากชิปเหล่านี้เป็นส่วนประกอบที่ละเอียดอ่อนที่สุดของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ในแง่ของการเกิดขึ้นของ OSE

ตัวอย่างของหน้าตัด OSC สำหรับชิปหน่วยความจำที่มุมตกกระทบปกติ ขึ้นอยู่กับ LET ที่มีประสิทธิภาพ (รูปซ้าย) และพลังงานโปรตอน (รูปขวา)

ข้อสรุป

• ในปัจจุบันมีการศึกษาอิทธิพลของผลกระทบของรังสีต่อคุณสมบัติของวัสดุและผลิตภัณฑ์ทางเทคโนโลยีอวกาศมากมาย
• ผลกระทบจากรังสีในผลิตภัณฑ์เทคโนโลยีอวกาศแบ่งออกเป็นผลกระทบจากปริมาณรังสีดูดกลืน (EDE) และผลกระทบแบบสุ่มครั้งเดียว (SSE)
  • การวัดเชิงปริมาณของอันตรายจากรังสีจาก EPD คือค่าที่คำนวณได้ของปริมาณที่ดูดซับ (ไอออไนเซชันและไม่ไอออไนเซชัน)
  • ความถี่ที่คำนวณได้ของผลกระทบแบบสุ่มครั้งเดียวทำหน้าที่เป็นการวัดเชิงปริมาณของอันตรายจากรังสีจาก ESE
• อันตรายจากรังสีสำหรับผลิตภัณฑ์เทคโนโลยีอวกาศบนยานอวกาศขึ้นอยู่กับ:
  • คุณลักษณะเฉพาะของวัสดุและอุปกรณ์ ซึ่งกำหนดโดยขนาดของการถ่ายโอนพลังงานเชิงเส้นหรือส่วนตัดขวางของเอฟเฟกต์สุ่มแบบเดี่ยว และสะท้อนถึงความต้านทานการแผ่รังสี (ความไวแสง)
  • สภาพแวดล้อมการแผ่รังสีที่แสดง ซึ่งเป็นลักษณะของสเปกตรัมพลังงานที่แตกต่างกันของฟลักซ์ F(E) หรือความหนาแน่นของฟลักซ์ F(E) ของอนุภาค และสะท้อนสภาพการแผ่รังสีบนยานอวกาศ

ในการกำหนดเงื่อนไขการแผ่รังสีบนยานอวกาศ จำเป็นต้องคำนึงถึงสนามรังสีต่างๆ ที่เกิดขึ้นในอวกาศจากแหล่งต่างๆ และรวมถึงกระแสของอนุภาคที่มีประจุประเภทต่างๆ ที่มีสเปกตรัมพลังงานต่างกัน
ยิ่งไปกว่านั้น รูปร่างของสเปกตรัมและฟลักซ์ของอนุภาคเหล่านี้เปลี่ยนไปตามเส้นทางการบินของยานอวกาศ และอาจเปลี่ยนแปลงระหว่างการบินของยานอวกาศ การเปลี่ยนแปลงทั้งหมดนี้มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อระดับของอันตรายจากรังสี ซึ่งควรนำมาพิจารณาเพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ในยานอวกาศสามารถทำงานได้
ส่วนถัดไปจะกล่าวถึงรูปแบบทั่วไปของการเปลี่ยนแปลงของสภาวะการแผ่รังสีและลักษณะอันตรายของรังสีในอวกาศรอบนอกและในวงโคจรการบินของยานอวกาศ

การถ่ายโอนพลังงานเชิงเส้น (LET) เป็นลักษณะทางกายภาพของคุณภาพของรังสีไอออไนซ์ เท่ากับอัตราส่วนของพลังงานทั้งหมดที่ถูกถ่ายโอน: ต่อสารโดยอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเนื่องจากการชนระหว่างทาง ต่อความยาวของอะตอมนี้[ . ..]

ค่าต่ำสุดของ K= 1 และสอดคล้องกับกรณีของการถ่ายโอนพลังงานเชิงเส้น สำหรับกรณีอื่นๆ ค่าของสัมประสิทธิ์นี้ได้รับการแนะนำโดย International Commission on Radiation Protection (ICRP) และแสดงไว้ในตาราง 10.2 (ค่าสูงสุด K= 20).[ ...]

มีเหตุผลสองประการที่ทำให้ทฤษฎีเส้นตรงข้างต้นไม่เหมาะสมสำหรับการคำนวณผลกระทบของพายุเฮอริเคนที่มีความแม่นยำสูง หนึ่งในนั้นคืออิทธิพลของพายุเฮอริเคนนั้นรุนแรงมากจนไม่สามารถละเลยเงื่อนไขที่ไม่เชิงเส้นในสมการได้ เหตุผลที่สองคือผลกระทบทางความร้อนมีบทบาทอย่างมาก ผลกระทบของการถ่ายเทความร้อนมีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจาก (ดู) พายุเฮอริเคนดำรงชีวิตอยู่ได้อย่างแท้จริงโดยต้องสูญเสียพลังงานที่ดึงมาจากความร้อนในมหาสมุทรที่มีอยู่ ในขณะเดียวกัน พายุเฮอริเคนไม่เพียงแต่รับความร้อนจากมหาสมุทรเท่านั้น แต่ยังกระจายความร้อนออกไปอีกเนื่องจากการผสม ซึ่งทำหน้าที่พร้อมกันกับผลของแรงผลักดัน ผลกระทบทั้งหมดเหล่านี้ส่งผลต่อการกระจายตัวแบบไอโซปีนอลที่แสดงในรูปที่ 9.9.[ ...]

คุณสมบัติที่โดดเด่นของตัวกรองมวลแบบสี่เท่า ได้แก่ สเกลสเปกตรัมมวลเชิงเส้น ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนไอออนสูงจากแหล่งกำเนิดไปยังเครื่องตรวจจับ และความละเอียดขึ้นอยู่กับการแพร่กระจายของพลังงานไอออนเริ่มต้นเล็กน้อย[ ...]

ปริมาณรังสีที่ดูดกลืนและการถ่ายโอนพลังงานเชิงเส้น (LET) เป็นหนึ่งในตัวบ่งชี้ที่สำคัญที่สุดของผลกระทบของรังสีต่อสสาร[ ...]

ด้วยการแสดงกราฟิกของสมการ (IV.105) ในพิกัดลอการิทึมสำหรับกระบวนการถ่ายโอนพลังงานที่เสนอ เราได้รับการพึ่งพาเชิงเส้นของดัชนีคุณสมบัติโมเลกุลกับปริมาณรังสี[ ...]

ในมุมมองของการขาดวิธีการทดลองในการทดสอบสมมติฐานดังกล่าว สมมติฐานของบทบาทของแรงสัมผัสในการถ่ายโอนพลังงานไปยังคลื่นได้ถูกจัดขึ้นโดยผู้เขียนจำนวนมากจนถึงเวลาของเรา ในขณะเดียวกัน ก็แสดงให้เห็นได้ว่าปริมาณพลังงานที่คลื่นได้รับผ่านช่องนี้มีค่าเล็กน้อยเมื่อเทียบกับพลังงานที่ได้รับจากลมจริงๆ เมื่อพิจารณาการเคลื่อนที่ของอนุภาคน้ำบนพื้นผิวตามวงโคจรของพวกมัน ควรสรุปได้ว่าในครึ่งบนของวงโคจร แรงสัมผัสควรมีส่วนทำให้ความเร็วเชิงเส้นของอนุภาคเพิ่มขึ้น แต่ในทางกลับกัน ในครึ่งล่างของวงโคจร แรงเสียดทานแทนเจนต์ของอากาศบนผิวน้ำควรชะลอการเคลื่อนที่ของอนุภาคในวงโคจร เนื่องจากที่นี่จะมีทิศทางตรงกันข้ามกับความเร็วเชิงเส้นของอนุภาค[ ...]

การสังเคราะห์โปรตีนทางชีวภาพเป็นกระบวนการที่ซับซ้อน หลายขั้นตอน หรือหลายขั้นตอน นอกจาก RNA แล้ว เอนไซม์จำนวนมากยังเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์โปรตีนอีกด้วย ในขั้นตอนแรก กรดอะมิโนจะถูกกระตุ้น ซึ่งจะรวมกันเป็นสายโซ่เปปไทด์ ขั้นตอนที่สองคือการขนส่งกรดอะมิโนที่กระตุ้นไปยังไรโบโซม ขั้นตอนที่สามคือการจัดลำดับและการรวมกันของกรดอะมิโนที่เริ่มต้นและการจัดเรียงตามลำดับที่ต้องการบน messenger RNA ตามด้วยการปิดพันธะเปปไทด์ ขั้นตอนที่สี่คือการสร้างลักษณะโครงสร้างสามมิติของโปรตีนที่กำหนดจากโมเลกุลเชิงเส้น ปฏิกิริยาที่เพิ่มขึ้น, การเปิดใช้งานของกรดอะมิโนจะเพิ่มความเป็นไปได้ของการมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน; กระบวนการนี้ดำเนินการโดยปฏิกิริยาของกรดอะมิโนกับกรดอะดีโนซีนไตรฟอสฟอริก (ATP) ในกรณีนี้ พลังงานของพันธะแมโครเออร์จิกของ ATP จะถูกถ่ายโอนไปยังกรดอะมิโน ซึ่งจะส่งต่อไปยังระดับพลังงานที่สูงขึ้น ปฏิกิริยากระตุ้นกรดอะมิโนเกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของเอนไซม์ aminoacyl-RNA synthetase จำเป็นต้องใช้เอ็นไซม์หรือ synthetases ที่แตกต่างกันเพื่อกระตุ้นกรดอะมิโนที่แตกต่างกัน ลำดับกรดอะมิโนระหว่างการสังเคราะห์นั้นดำเนินการโดย codons (ชิ้นส่วนของสายโซ่ DNA)