Критична енергія електрона Ec — це енергія, за якої втрати на гальмівне випромінювання дорівнюють іонізаційним втратам.
Радіаційна довжина X0 — це середня відстань, на якій:
- енергія електрона зменшується в e разів за рахунок гальмівного випромінювання;
- або 7/9 довжини вільного пробігу для утворення e+e- пар фотоном.
Оцінкові формули
Для твердих тіл:
Ec_MeV = 800 / (Z + 1.2)
Для газів:
Ec_MeV = 710 / (Z + 0.92)
Таблиця: критична енергія та радіаційна довжина
| Речовина | Z | Ec, МеВ | X0, г/см2 | X0, см |
|---|---|---|---|---|
| Вода | ~7.4 | ~90 | 36.1 | 36.1 |
| Повітря | ~7.3 | ~87 | 36.7 | ~30000 |
| Вуглець (C) | 6 | ~110 | 42.7 | 19.3 |
| Алюміній (Al) | 13 | ~42 | 24.0 | 8.9 |
| Залізо (Fe) | 26 | ~21 | 13.8 | 1.76 |
| Мідь (Cu) | 29 | ~20 | 12.9 | 1.43 |
| Свинець (Pb) | 82 | ~7.4 | 6.37 | 0.56 |
| Вольфрам (W) | 74 | ~8.0 | 6.76 | 0.35 |
| Уран (U) | 92 | ~6.5 | 6.00 | 0.32 |
| Кремній (Si) | 14 | ~39 | 21.8 | 9.4 |
| Сцинтилятор (NaI) | ~50 | ~11 | 10.0 | 3.7 |
|
Критичні енергії електронів Е крит і радіаційні довжини |
|||
|---|---|---|---|
|
речовина |
Критична енергія, Е крит (МеВ) |
Радіаційна довжина, L r |
|
| г / см 2 | см | ||
| Н | 340 | 63.1 | 7 10 5 |
| З | 103 | 42.7 | 19.4 |
| повітря | 83 | 36.2 | 3 10 4 |
| А1 | 47 | 24 | 8.9 |
| Fe | 24 | 13.8 | 1.77 |
| Сu | 21.5 | 12.9 | 1.4 |
| Рb | 6.9 | 6.4 | 0.5 |
Загальні закономірності
- зі зростанням атомного номера Z:
- критична енергія зменшується;
- радіаційна довжина зменшується;
- важкі елементи ефективні для:
- гальмівного випромінювання;
- електромагнітних калориметрів;
- радіаційного захисту.
Критична енергія — енергія електрона, за якої радіаційні та іонізаційні втрати рівні.
Радіаційна довжина — характеристична довжина втрат енергії електрона та конверсії фотонів у речовині.