Panjang sinaran

Dalam fizik, panjang sinaran adalah cirian bahan, berkenaan kehilangan tenaga zarah tenaga tinggi yang berinteraksi secara elektromagnet dengannya.

Definisi

Dalam bahan dengan bilangan atom tinggi (contohnya W, U, Pu), proses kehilangan tenaga yang utama bagi elektron tenaga ≳10 MeV adalah melalui proses bremsstrahlung, manakala bagi foton tenaga tinggi adalah melalui pengeluaran pasangan e⁺
e⁻
. Jumlah cirian bahan yang direntasi untuk interaksi berkaitan ini dipanggil panjang sinaran X₀, biasanya diukur dalam unit g·cm⁻². Ini jarak min di mana elektron tenaga tinggi kehilangan semua tenaganya kecuali ¹⁄_e daripada tenaganya menerusi proses bremsstrahlung,^[1] dan ⁷⁄₉ daripada min lintasan bebas bagi pengeluaran pasangan oleh foton tenaga tinggi. Ia juga skala panjang yang sesuai untuk memerikan lata elektromagnet tenaga tinggi.

Panjang sinaran bahan tertentu yang terdiri daripada satu jenis nukleus dapat dianggar dengan ungkapan berikut:^[2]

$X_{0}=716.4\;\mathrm {g} \,\mathrm {cm} ^{-2}{\frac {A}{Z(Z+1)\ln {\frac {287}{\sqrt {Z}}}}}=1433\;\mathrm {g} \,\mathrm {cm} ^{-2}{\frac {A}{Z(Z+1)(11.319-\ln {Z})}}$ ,

di mana Z nombor atom dan A nombor jisim nukleus.

Untuk $Z>4$ , penganggaran yang baik adalah^[3] ${\frac {1}{X_{0}}}=4\left({\frac {\hbar }{m_{\mathrm {e} }c}}\right)^{2}Z(Z+1)\alpha ^{3}n_{\mathrm {a} }\log \left({\frac {183}{Z^{1/3}}}\right)$ ,

di mana $n_{\mathrm {a} }$ ketumpatan bilangan nukleus, $\hbar$ pemalar Planck terturun, $m_{\mathrm {e} }$ jisim rehat elektron, $c$ kelajuan cahaya, dan $\alpha$ pemalar struktur halus .

Untuk elektron tenaga lebih rendah (bawah beberapa puluh MeV), kehilangan tenaga yang utama adalah melalui proses pengionan.

Walaupun definisi ini boleh juga dipakai untuk zarah interaksi elektromagnet lain selain lepton dan foton, keberadaan interaksi hadron dan nuklear yang lebih kuat menjadikannya cirian bahan yang jauh tidak menarik; panjang perlanggaran nuklear dan panjang interaksi nuklear adalah lebih sesuai.

Jadual komprehensif panjang sinaran dan cirian lain bahan boleh dicapai di Kumpulan Data Zarah.^[2]^[4]

Lihat juga

Lintasan bebas min
Panjang pelemahan
Pekali pelemahan
Pelemahan
Julat (sinaran zarah)
Kuasa henti (sinaran zarah)
Spektroskopi kehilangan tenaga elektron

Rujukan

^ M. Gupta; dll. (2010). "Calculation of radiation length in materials". PH-EP-Tech-Note. Bibcode:2004PhLB..592....1P.
^ ^a ^b S. Eidelman; dll. (2004). "Review of particle physics". Phys. Lett. B. 592 (1–4): 1–5. arXiv:astro-ph/0406663. Bibcode:2004PhLB..592....1P. doi:10.1016/j.physletb.2004.06.001. (http://pdg.lbl.gov/)
^ De Angelis, Alessandro; Pimenta, Mário (2018). Introduction to Particle and Astroparticle Physics (ed. 2). Springer. Bibcode:2018ipap.book.....D. doi:10.1007/978-3-319-78181-5. ISBN 978-3-319-78180-8.
^ "AtomicNuclearProperties on the Particle Data Group".