3.5.3. Взаємодія бета-частинок з речовиною

При русі в речовині легкі заряджені частинки втрачають свою енергію. Ці втрати можна поділити на іонізаційні й радіаційні.

При русі легких заряджених частинок у речовині питомі іонізаційні втрати зменшуються із збільшенням їх швидкості до кінетичних енергій, які дорівнюють подвоєній енергії спокою електрона, а потім повільно зростають.

Радіаційні втрати спостерігаються при прискореному русі вільних заряджених частинок в електричному полі ядра. Пролітаючи поблизу ядра, заряджена частинка відхиляється від свого попереднього напрямку під дією кулонівської сили . Ця сила зв'язана з масою частинки і її прискоренням а другим законом Ньютона . Вільний заряд, який рухається з прискоренням , випромінює електромагнітні хвилі, енергія яких пропорційна порядковому номеру елемента. Так як кулонівська сила пропорційна порядковому номеру елемента в таблиці Менделєєва , то . Отже, радіаційні втрати важких заряджених частинок значно менші радіаційних втрат електронів і позитронів. Із збільшенням енергії електронів їх електричне поле в перпендикулярному напрямку підсилюються, тому радіаційні втрати ростуть пропорційно до зростання кінетичної енергії електронів . Отже, питомі радіаційні втрати енергії пропорційні енергії і квадрату порядкового номера речовини:

.(3.5.3.1)

Іонізаційні втрати в електронів переважають в області порівняно невеликих енергій. В міру збільшення кінетичної енергії внесок іонізаційних втрат у загальних втратах енергії зменшується. Так як питомі іонізаційні втрати , то відношення питомих радіаційних і іонізаційних втрат к енергії пропорційне , тобто

, (3.5.3.2)

тут береться у МеВ.

Енергію електронів, при якій питомі іонізаційні і радіаційні втрати рівні (k=1), називають критичною. Критична енергія для заліза (z=26) дорівнює 31 МеВ, а для свинцю (z=82) - приблизно 9,8 МеВ. Практичний інтерес має не дійсний лінійний пробіг, а ефективний. Він дорівнює товщині шару речовини, яка повністю поглинає електрони. Ефективні масові пробіги моноенергетичних електронів знаходять за емпіричними формулами:

для ,

для , (3.5.3.3)

де вимірюють у грамах на квадратний сантиметр (г/см);

- кінетична енергія електронів у МеВ.