Strålelengde - Radiation length

I fysikk, den stråling lengde er karakteristisk for et materiale som, relatert til energitapet av høye energipartikler elektromagnetisk vekselvirker med det.

Definisjon

I materialer med høyt atomnummer (f.eks W, U, Pu) de elektroner energier> ~ 10 MeV hovedsakelig mister energi ved bremsestråling , og høy energi fotoner etter
e⁺

e^-
parproduksjon. Den karakteristiske mengden materie som krysses for disse relaterte interaksjonene kalles strålingslengden X ₀ , vanligvis målt i g · cm ⁻² . Det er både den midlere avstand over hvilken en høyenergi-elektron mistet alle unntatt en / e av sin energi ved bremsestråling, og 7 / 9 av den midlere frie veilengde for parproduksjon med en høy-energi foton. Det er også den passende lengdeskalaen for å beskrive elektromagnetiske kaskader med høy energi.

Strålingslengden for et gitt materiale bestående av en enkelt type kjerne kan tilnærmes med følgende uttrykk:

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

hvor Z er atomnummeret og A er massenummeret til kjernen.

For en god tilnærming er , ${\ displaystyle Z> 4}$${\ displaystyle {\ frac {1} {X_ {0}}} = 4 \ venstre ({\ frac {\ hbar} {m _ {\ mathrm {e}} c}} \ høyre) ^ {2} Z (Z +1) \ alpha ^ {3} n _ {\ mathrm {a}} \ log \ left ({\ frac {183} {Z ^ {1/3}}} \ right)}$

hvor er den antallstetthet av kjernen, betegner redusert Plancks konstant , den elektron resten massen , den lyshastigheten , og den finstrukturkonstanten . ${\ displaystyle n _ {\ mathrm {a}}}$${\ displaystyle \ hbar}$${\ displaystyle m _ {\ mathrm {e}}}$${\ displaystyle c}$${\ displaystyle \ alpha}$

For elektroner med lavere energi (under noen få titalls MeV ) er energitapet ved ionisering dominerende.

Selv om denne definisjonen også kan brukes for andre elektromagnetiske interagerende partikler utover leptoner og fotoner, gjør tilstedeværelsen av den sterkere hadroniske og kjernefysiske interaksjonen det til en langt mindre interessant karakterisering av materialet; den nukleare kollisjonslengden og den nukleære interaksjonslengden er mer relevante.

Omfattende tabeller for strålingslengder og andre egenskaper til materialer er tilgjengelig fra Particle Data Group .

Se også

• Gjennomsnittlig fri vei
• Dempingslengde
• Dempingskoeffisient
• Demping
• Område (partikkelstråling)
• Stoppekraft (partikkelstråling)
• Elektron energitap spektroskopi

Referanser

Denne partikkelfysikkrelaterte artikkelen er en stubbe . Du kan hjelpe Wikipedia ved å utvide den .

• v
• t
• e