Большая Советская Энциклопедия.

Большая Советская Энциклопедия (цитаты)

Тормозное излучение

Тормозное излучение (далее Т), электромагнитное излучение, испускаемое заряженной частицей при ее рассеянии (торможении) в электрическом поле. Иногда в понятие Т включают также излучение релятивистских заряженных частиц, движущихся в макроскопических полях (в ускорителях, в космическом пространстве), и называют его однако более употребительным в этом случае является термин синхротронное излучение.

  Согласно классическом электродинамике, которая достаточно хорошо описывает основные закономерности Т, его интенсивность пропорциональна квадрату ускорения заряженной частицы (см. Излучение). Так как ускорение обратно пропорционально массе m частицы, то в одном и том же поле Т легчайшей заряженной частицы — электрона будет, например, в миллионы раз мощнее излучения протона. Поэтому чаще всего наблюдается и практически используется Т, возникающее при рассеянии электронов на электростатическом поле ядер и электронов; такова, в частности, природа рентгеновских лучей в рентгеновских трубках и гамма-излучения, испускаемого быстрыми электронами при прохождении через вещество.

  Спектр фотонов Т непрерывен и обрывается при максимально возможной энергии, равной начальной энергии электрона. Интенсивность Т пропорциональна квадрату номера Z ядра, в поле которого тормозится электрон (по закону Кулона сила f взаимодействия электрона с ядром пропорциональна заряду ядра Ze, где е — элементарный заряд, а ускорение определяется вторым законом Ньютона: а = f/m). При движении в веществе электрон с энергией выше некоторой критической энергии E0 тормозится преимущественно за счет Т (при меньших энергиях преобладают потери на возбуждение и ионизацию Например, для E0 " 10 Мэв, для воздуха — 200 Мэв.

  Рассеяние электрона в электрическом поле ядра и электронов является чисто электромагнитным процессом, и его наиболее точное описание дает квантовая электродинамика (см. Квантовая теория поля). При не очень высоких энергиях электрона хорошее согласие теории с экспериментом достигается при учете одного только кулоновского поля ядра. Согласно квантовой электродинамике, в поле ядра существует определенная вероятность квантового перехода электрона в состояние с меньшей энергией с излучением, как правило, одного фотона (вероятность излучения большего числа фотонов мала). Поскольку энергия фотона Eg равна разности начальной и конечной энергии электрона, спектр Т (рис. 1) имеет резкую границу при энергии фотона., равной начальной кинетической энергии электрона Te. Так как вероятность излучения в элементарном акте рассеяния пропорциональна Z 2, то для увеличения выхода фотонов Т в электронных пучках используются мишени из веществ с большими Z ( и т.д.). Угловое распределение Т существенно зависит от Te: в нерелятивистском случае (Te £ mec2; где me  — масса электрона, с — скорость света) Т подобно излучению электрического диполя, перпендикулярного к плоскости траектории электрона. При высоких энергиях (T >> mec2) Т направлено вперед по движению электрона и концентрируется в пределах конуса с угловым раствором порядка q " mec2/Te рад (рис. 2); это свойство используется для получения интенсивных пучков фотонов высокой энергии (g-квантов) на электронных ускорителях. Т является частично поляризованным.

  Дальнейшее уточнение теории Т достигается учетом экранирования кулоновского поля ядра электронами. Поправки на экранирование, существенные при T>> mec2 и Eg << Te, приводят к снижению вероятности Т (так  как при этом эффективное поле меньше кулоновского поля ядра).

  На свойства Т при прохождении электронов через вещество влияют эффекты, связанные со структурой среды и многократным рассеянием электронов. При Te >>100 Мэв многократное рассеяние сказывается еще и в том, что за время, необходимое для излучения фотона, электрон проходит большое расстояние и может испытать столкновения с другими В целом многократное рассеяние при больших энергиях приводит в аморфных веществах к снижению интенсивности и расширению пучка Т При прохождении электронов больших энергий через возникают интерференционные явления — появляются резкие максимумы в спектре Т и увеличивается степень поляризации (рис. 3).

  Причиной значительного Т может быть тепловое движение в горячей разреженной плазме (с температурой 105—106 К и выше). Элементарные акты Т, называются в этом случае тепловым, обусловлены столкновениями заряженных частиц, из которых состоит плазма. Космическое рентгеновское излучение, наблюдение которого стало возможным с появлением искусственных спутников Земли, частично (а излучение некоторых дискретных рентгеновских источников, возможно, полностью) является, по-видимому, тепловым Т

  Тормозное рентгеновское и гамма-излучение широко применяются в технике, медицине, в исследованиях по биологии, химии и физике.

 

  Лит.: Ахиезер А. И., Берестецкий В. Б., Квантовая электродинамика, 3 изд., М., 1969; Байер В. Н., Катков В. М., Фадин В. С., Излучение релятивистских электронов, М., 1973; Богданкевич О. В., Николаев Ф. А., Работа с пучком тормозного излучения, М,, 1964: Соколов А. А., Тернов И. М., Релятивистский электрон, М.,1974.

  Э. А. Тагиров.

Рис. 3. Поляризация Р (верхняя кривая) и энергетический спектр (нижняя кривая) фотонов у тормозного излучения как функция Eg в единицах полной начальной энергии электрона Ee =  + mec2 для Ee = 1 Гэв (интенсивность  дана в произвольных единицах).
Рис. 3. Поляризация Р (верхняя кривая) и энергетический спектр (нижняя кривая) фотонов у тормозного излучения как функция Eg в единицах полной начальной энергии электрона Ee = + mec2 для Ee = 1 Гэв (интенсивность дана в произвольных единицах).


Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска


Новости 19.07.2018 16:50:17


16:40 Родственники умершей во время операции пациентки добились освобождения врача
16:36 Британия опровергла информацию об опознанных отравителях Скрипалей
16:30 В Москве захотели сделать сафари-парк
16:27 Студенты-вандалы объявили создателя Маугли расистом
16:23 В России начали подделывать новые деньги
16:20 Новым врагом Джеймса Бонда впервые за 20 лет станет русский
16:19 Месси подобрал нового игрока для «Барселоны»
16:06 Встречу военного летчика и пса после долгой разлуки сняли на видео
15:13 Появились новые подробности конфликта между россиянином и украинцем в Турции