방사선 상호작용 탄성,비탄성산란/브래그곡선/저지능/비정

1. 중하전입자

하전입자는 전하를 띤 입자.

무거운 중하전입자의 경우는, 양성자, 중양성자, 알파입자, 중이온, 핵분열조각등이 있음.

 

1-1. 탄성산란(Diffusion élastique)

쿨롱산란이라고도 함.

알파입자로 예시를 들겠음.

입사입자와 물질의 핵이 정면충돌 안하더라도, 반발력이 미칠 정도로 근접한 후에 입사입자가 진로를 변경.

쿨롱법칙에따라, 입자와 핵과는 거리의 제곱에 반비례.에너지보존법칙이 성립되며, 전 운동에너지도 보존.

단순하게 반발력이 미칠 정도로 근접한 후 진로만 바뀌는 것일 뿐으로서, 이것이 탄성산란. 

질량차이가 매우 크게 나서(전자의 1/7000정도) 아주 가깝게 접근하지 않는 이상, 탄성산란이 잘 일어나지 않음.

 

1-2. 비탄성산란(Diffusion inélastique)

전기적 인력이 작용하는 오비탈(궤도)에서,

인력이 큰 경우(전리현상)	인력이 작은 경우(여기현상)
바닥상태에 있던 전자 -> 원자 바깥으로 탈출하여 이온화됨	에너지준위가 더 높은 바깥쪽 궤도로 들뜨게 됨

운동에너지가 보존되지 않으나, 총 에너지는 보존된다(변형에 사용된 에너지).

※ 전리, 여기에 해당하는 만큼의 운동에너지를 잃게 되는 경우가 비탄성산란.

 

1-2-1 저지능(Le pouvoir d'arrêt)

역시 한글로 보면 저게 무슨단어지 하겠지만, 영어나 프랑스어 단어로본다면 이해가 될 것.

단위길이당 방사성을 가진 하전입자들의 평균에너지 손실도를 나타내는 것으로, 상호작용간 발생하는 이온화손실을 수반하는 초기조건 필수.

	알파입자 (eV)	비탄성산란1회당 잃는 (eV)
에너지	4 000 000 ~ 8 000 000 (4MeV ~ 8MeV)	100 ~ 200 (0,1KeV ~0,2KeV)

4~5만번의 비탄성산란을 거치면서, 이온화능력을 잃고 중성의 He로 되거나 멈춤.

전리작용의 결과로 2차전자가 생성되고, 반복적인 전리, 여기를 일으키며 만들어진 선이 델타(δ)선. 알파(α)선에 의한 전리에서 총 이온쌍의 60~80%가 델타(δ)선에 의해 발생됨.

 

1-2-2 비정(Distance)

물질에 입사된 중하전입자가 전리,여기를 되풀이하며 정지(에너지를 전부 잃을 때까지)할 때가지 진행한 최대 거리(cm ou μm).

※비정은 저지능이 클수록 짧아지는 특징이 있다.

	α입자 2.5MeV 이상	α입자  2.5MeV 이하
도달거리(cm)	0.75	0.5

공기중에서의 도달거리 식으로 표현해보면,

공기 이외의 물질에서의 비정

 

1-2-3 비전리(Ionisation spécifique)

하전입자가 물질속 지날 때, 단위길이당 생기는 이온쌍의 수.

기체의 이온화는, 저지능과 비전리의 비율로 정의가 되며, 하전입자의 종류와 에너지엔 무관, 기체의 종류에 따라 결정됨.

한쌍의 이온쌍을 만드는 데 필요한 평균에너지를 뜻하기도 함.

 

 

1-2-4 브래그곡선(Courbe de Bragg)

중하전입자의 거리에 따른 저지능의 변화도를 나타낸 그래프 내의 곡선피크에 해당.

에너지를 잃어가면 저지능 값이 근사적으로 증가하다가 입자가 정지상태에 이르면 최대도달거리(비정)에 도달함.