Презентация на тему: Процесс многократного рассеяния

«Процесс многократного рассеяния» Упругое рассеяние частиц на ядрахСопоставление рассеяние тяжелой частицы на электроне и на ядре Процесс многократного рассеяния в слое веществаОценка среднего значения квадрата угла рассеянияСреднеквадратичный угол многократного рассеяния Движение заряженных частиц в магнитном поле Влияние многократного рассеяния

Упругое рассеяние частиц на ядрах Прохождение заряженной частицы Z1 через вещество сопровождается электромагнитным взаимодействием не только с электронами среды, но также происходит упругое рассеяние на ядрах Отдельное столкновение частицы Z1 с тяжелым ядром Z2 вызывает небольшое рассеяние (угол θ). На толщине х постепенно накапливается заметное отклонение от первоначального направления движения за счет повторных процессов рассеяния (многократное рассеяние). Сопоставим упругое взаимодействие тяжелой частицы Z1 на электроне (me) и на ядре (Z2, M2). Определим, какая из частиц получит большую энергию от частицы Z1: электрон (ΔΤе) или ядро (ΔΤ2). Где потеря энергии больше ?

Упругое рассеяние тяжелой частицы на электроне и на ядре Сопоставим упругое взаимодействие тяжелой частицы Z1 на электроне (me) и на ядре (Z2, M2). Определим, какая из частиц получит большую энергию от частицы Z1: электрон (ΔΤе) или ядро (ΔΤ2). частица Z1 пролетает мимо электрона и ядра с одинаковым прицельным параметром ρ и с одинаковой скоростью V1

Упругого рассеяния тяжелой частицы на электроне и на ядре

Процесс многократного рассеяния в слое вещества Частица, проходя толстый слой, не должна заметно терять энергию: T1(x =0) ≈ T1(x). Импульс частицы р1 при этом остается практически постоянным по глубине.Это ограничивает верхнее значение толщины вещества и применимость используемых приближений. Суммарный угол θ =Σ θi, где θi – рассеяние в i-ом взаимодействии, не может служить мерой рассеяния. Его величина, с учетом знака углов отклонений θi, равна нулю. Принято оценивать квадратичный угол: = Σ θi2 Для учета взаимодействия частицы Z1 с отдельным ядром i можно использовать формулу Резерфорда

Оценка среднего значения квадрата угла рассеяния Для отдельного столкновения с ядром Расчет в приближении малых углов - в расчетах взято . Значения предельных углов связаны с размерами ядра (Rяд) и атома (Rат) и зависят от материала вещества-мишени

Среднеквадратичный угол многократного рассеяния Суммарный среднеквадратичный угол многократного рассеяния получается как сумма значений по полному числу отдельных i независимых столкновений m на толщине х. σ(см2) – полное резерфордовское сечение рассеяния n(1/cм3) – концентрация ядер мишениХ (см) – толщина мишени L - длина взаимодействия Получается функциональная зависимость вида: Заряженная частица (Z1), движущаяся с импульсом р1(скорость v1) через вещество толщиной х, приобретает среднеквадратичный угол Точные расчеты дают подобную зависимость:

Движение заряженных частиц в магнитном поле Заряженная частица q с импульсом р1, попадает в однородное магнитное поле перпендикулярно вектору Н. Частица будет двигаться равномерно по окружности с радиусом R. На эту частицу действует сила Лоренца (запись в системе единиц CGSE) и центростремительная сила Их равенство позволяет вычислить величину радиуса вращения в магнитном поле Эта запись справедлива и для релятивистского случая Получаем:

Влияние многократного рассеяния Пусть, например заряженная частица попадает в магнитный спектрометр (заполненный веществом) и проходит расстояние d перпендикулярно направлению поля Н по дуге окружности. При этом она поворачивается на угол На толщине спектрометра d отношение угла многократного рассеяния к углу поворота в магнитном поле запишется в виде Скорость частицы выражается через импульс При определенных сочетаниях параметров частицы, поля и характеристик среды искажающее влияние многократного рассеяния может быть минимизировано.