범위(입자 방사)
Range (particle radiation) |
물질을 통과할 때, 하전 입자는 이온화되어 에너지가 (거의) 0이 될 때까지 많은 단계에서 에너지를 잃습니다.이 지점까지의 거리를 입자의 범위라고 합니다.범위는 입자의 종류, 초기 에너지 및 통과하는 물질에 따라 달라집니다.
예를 들어 물질을 통과하는 이온화 입자가 알파 입자 또는 양성자처럼 양이온이면 쿨롱 상호작용을 통해 물질 내의 원자 전자와 충돌한다.양성자 또는 알파 입자의 질량이 전자보다 훨씬 크기 때문에 방사선의 입사 경로에서 큰 편차가 없고 충돌할 때마다 운동 에너지가 거의 손실되지 않습니다.따라서 이러한 중이온화 방사선이 정지 매체 또는 재료 내에서 멈추려면 많은 연속적인 충돌이 필요합니다.최대 에너지 손실은 전자와의 정면 충돌에서 발생합니다.
양이온의 경우 큰 각도 산란이 드물기 때문에 정지 매체의 이온화 에너지뿐만 아니라 에너지와 전하에 따라 방사선에 대한 범위가 잘 정의될 수 있다.그러한 상호작용의 특성은 통계적이기 때문에 방사선 입자를 매질 내에서 정지시키는 데 필요한 충돌 횟수는 각 입자에 따라 약간 달라진다(즉, 일부는 더 멀리 이동하고 다른 것보다 더 적은 충돌을 겪을 수 있다).따라서 범위에는 작은 변동이 있을 것이며, 이를 산란이라고 한다.
단위 거리당 에너지 손실(따라서 이온화 밀도) 또는 정지 전력은 입자의 유형과 에너지 및 재료에 따라 달라집니다.일반적으로 단위 거리당 에너지 손실은 증가하는 반면 입자는 느려집니다.이 사실을 설명하는 곡선을 브래그 곡선이라고 합니다.종료 직전에 에너지 손실은 최대치인 브래그 피크를 통과한 후 0으로 떨어집니다(Bragg 피크 및 정지 전력 수치 참조).이 사실은 방사선 치료에 있어서 매우 실질적으로 중요하다.
주변 공기 중 알파 입자의 범위는 수 센티미터에 불과합니다. 따라서 이러한 유형의 방사선은 종이 한 장으로 막을 수 있습니다.비록 베타 입자가 알파 입자보다 훨씬 더 많이 산란하지만, 범위는 여전히 정의될 수 있다; 그것은 종종 수백 센티미터의 공기에 이른다.
평균 범위는 에너지 대비 역정지 전력을 적산하여 계산할 수 있습니다.
스케일링
무거운 하전 입자의 범위는 입자의 질량과 매질 밀도의 역비례하며, 입자의 초기 속도에 대한 함수입니다.
「 」를 참조해 주세요.
추가 정보
- Nakamura, K (1 July 2010). "Review of Particle Physics". Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. 37 (7A): 1–708. Bibcode:2010JPhG...37g5021N. doi:10.1088/0954-3899/37/7A/075021. PMID 10020536.
- Williams, William S. C. (1992). Nuclear and particle physics (Reprinted (with corr.) ed.). Oxford: Clarendon Press. ISBN 978-0-19-852046-7.
- Leo, William R. (1994). Techniques for nuclear and particle physics experiments : a how-to approach (2nd rev. ed.). Berlin: Springer. ISBN 978-3-540-57280-0.
