Promieniowanie hamowania

Promieniowanie hamowania (niem. Bremsstrahlung) – promieniowanie elektromagnetyczne powstające podczas hamowania cząstki obdarzonej ładunkiem elektrycznym[1]. Promieniowanie to jest jedną z dróg utraty energii przez poruszającą się naładowaną cząstkę. Jest to, na poziomie mechaniki (elektrodynamiki) kwantowej, wyjaśnienie zjawiska radiacji np. anten.

Energia krytyczna edytuj

Szczególnie istotne jest w przypadku wysokoenergetycznych elektronów oddziałujących z materią. Gdy energia elektronu jest większa od tzw. energii krytycznej, straty energii na promieniowanie hamowania są większe od strat na jonizację. Energia krytyczna zależy od rodzaju substancji ośrodka.

Tabela przedstawia przykładowe energie krytyczne elektronów   dla kilku substancji:

Substancja Ekr
MeV
węgiel 81
azot 91,2
tlen 81,2
glin 42,2
argon 38,4
żelazo 21,7
miedź 19,6
ołów 7,6
powietrze 97,5
woda 81

Cechy promieniowania hamowania edytuj

 
Przekrój czynny na emisję fotonów o energii 30 keV w funkcji energii elektronów (czarna linia). Linia czerwona – przybliżenie ultrarelatywistyczne, linia niebieska – przybliżenie klasyczne.
 

gdzie:

 energia kinetyczna elektronów,
 stała Plancka.
  • Promieniowanie jest emitowane w wąskim stożku w kierunku ruchu elektronów. Im większa jest prędkość elektronów, tym mniejszy jest kąt rozwarcia stożka.
  • Strata energii elektronów na jednostkę przebytej przez nie drogi słabo zależy od energii elektronów, gdy ich energia kinetyczna jest dużo mniejsza od energii spoczynkowej. Dla elektronów ultrarelatywistycznych, gdy ich energia znacznie przewyższa spoczynkową
 [2],
straty są proporcjonalne do energii (  jest masą elektronu a   – prędkością światła w próżni). Dzieje się to dla energii dużo większych od krytycznej. Dla energii elektronów poniżej 2 MeV straty energii na promieniowanie stanowią mniej niż 1% wszystkich strat w typowych materiałach jak: woda, powietrze, substancje organiczne.

Promieniowanie rentgenowskie edytuj

Jeżeli elektrony mają dostatecznie dużą energię, mogą emitować również promieniowanie rentgenowskie. Jest to najprostszy sposób wytwarzania promieniowania rentgenowskiego. Zjawisko emisji promieniowania rentgenowskiego może być groźne, ponieważ jest ono bardziej przenikliwe niż promieniowanie beta. Dlatego w ramach ochrony przed promieniowaniem β powinno się uwzględnić nie tylko osłonę przed samymi elektronami, lecz również wziąć pod uwagę promieniowanie X poprzez zmniejszenie energii elektronów lub osłony radiacyjne dla promieniowania rentgenowskiego.

Zobacz też edytuj

Przypisy edytuj

  1. Promieniowanie hamowania, [w:] Encyklopedia PWN [dostęp 2021-07-22].
  2. Precyzyjniej relację tę można określić znajdując warunek na to, aby różniczkowy przekrój czynny na promieniowanie hamowania stał się proporcjonalny do energii elektronu, co daje
     
    gdzie   jest liczbą atomową ośrodka.

Bibliografia edytuj

  • Jerzy Massalski: Detekcja promieniowania jądrowego. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1959.
  • Adam Strzałkowski: Wstęp do fizyki jądra atomowego. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1978.