|
Взаимодействие излучения с веществом В настоящее время человечество использует различные виды ионизирующих частиц для своих практических нужд: медицина, ядерная энергетика, промышленная дефектоскопия, радиационно-химические технологии, научные исследования и т. д. Облучение ионизирующими излучениями является основным способом исследования структуры конденсированного вещества и одним из радикальных способов изменения его физических, химических и биологических свойств. Поэтому представителям различных специальностей, использующих в своей работе источники ионизирующих излучений, необходимо иметь представление о сложной совокупности процессов, происходящих в веществе при взаимодействии с ним излучений различного вида. Цель преподавания дисциплины: • изучить основные процессы взаимодействия корпускулярного и электромагнитного излучения с атомами вещества; • показать связь результатов взаимодействий разлицных частиц с характеристиками излучения и вещества; • с помощью специально подобранных задач сформировать навыки применения полученных знаний для решения практических задач расчета различных характеристик излучения, взаимодействующего с веществом; • познакомить со специальной литературой, посвященной вопросам взаимодействия излучений с веществом. Дисциплина “Взаимодействие излучения с веществом” является обязательной дисциплиной специальности "Физика атомного ядра и частиц". Она служит теоретической основой для профилирующих курсов: "Экспериментальные методы ядерной физики", "Электрофизические установки и ускорители", "Дозиметрия и защита от излучений". Для изучения материала курса вполне достаточно тех сведений из математики и физики, которые получают студенты физических специальностей за три первых года обучения. Задачи изложения и изучения дисциплины реализуются в следующих формах деятельности: лекции (32 ч), практические занятия (32 ч). В процессе обучения используется программа “Компьютерная лаборатория”. Содержание теоретического раздела дисциплины Часть 1. КИНЕМАТИКА СТОЛКНОВЕНИЙ Упругое рассеяние (нерелятивистский случай). Лабораторная система координат. Нерелятивистское упругое рассеяние. СЦИ. Связь физических величин в ЛСК и СЦИ. Релятивистская кинематика упругого рассеяния. Кинематика неупругих столкновений. Часть 2. СЕЧЕНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ Микроскопическое сечение взаимодействия. Дифференциальные сечения. Вычисление средних величин. Сечения рассеяния и поглощения энергии. Преобразование сечений. Макроскопические коэффициенты взаимодействия. Часть 3. УПРУГИЕ СТОЛКНОВЕНИЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ Задача двух тел. Использование законов сохранения для анализа движения (нерелятивистский случай). Задача Кеплера. Формула Резерфорда. Элементы квантовой теории упругого рассеяния. Приближение Борна. Упругое рассеяние заряженных частиц атомами. Экранирование. Особенности упругого рассеяния электронов и позитронов. Влияние упругого рассеяния на траекторию заряженной частицы в веществе. Многократное рассеяние. Часть 4. НЕУПРУГИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ С АТОМАМИ Сечение ионизации атома заряженными частицами. Дельта электроны. Классическая теория потерь энергии на ионизацию и возбуждение атомов. Формула Бете-Блоха. Эффект плотности. Потери на столкновения легких заряженных частиц. Связь между потерями энергии и ионизацией. Тормозное излучение заряженных частиц. Потери энергии на тормозное излучение. Полные потери энергии. Эффект аннигиляции. Часть 5. ЯДЕРНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТЯЖЕЛЫХ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ Основные определения. Механизмы ядерных реакций. Законы сохранения в ядерных реакциях. Общие свойства ядерных реакций. Особенность ядерных взаимодействий заряженных частиц. Типы ядерных взаимодействий заряженных частиц. Энергетические диаграммы ядерной реакции. Роль ядерных реакций в ослаблении пучка заряженных частиц. Выход ядерной реакции. Часть 6. ФЛУКТУАЦИИ ПОТЕРЯННОЙ ЭНЕРГИИ, ПРОБЕГИ, КОЭФ- ФИЦИЕНТЫ ПРОПУСКАНИЯ И ОТРАЖЕНИЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ Статистический разброс потерь энергии на столкновения. Распределение Ландау. Флуктуации в потерях энергии на излучение. Пробеги заряженных частиц в веществе. Коэффициенты пропускания. Коэффициенты отражения. Часть 7. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ Рассеяние электромагнитных волн на свободных зарядах. Формула Томсона. Рассеяние электромагнитных волн связанными зарядами. Рассеяние электромагнитных волн системой зарядов. Когерентное и некогерентное рассеяние. Эффект Комптона. Фотоэффект. Эффект образования электронно-позитронных пар. Фотоядерные реакции. Полное сечение взаимодействия фотонов. Эффект Мессбауэра. Каждый теоретический раздел курса снабжен специальными заданиями, которые состоят из вопросов для самоконтроля, упражнений и задач. Учебно-методические материалы автора: 1. В.И. Беспалов Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом: учебное пособие. 4-е изд., исправ./ – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. – 369 с. 2. В.И. Беспалов «Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом» – Курс дистанционного обучения на платформе WebCT. Режим доступа: http://e-le.lcg.tpu.ru/public/VIV_iep8/index.html
|
|
Расписание
