เรื่องอันตรกิริยาของอนุภาคบีตากับสสาร


จัดทำโดย

นางสาวอุมาพรพิพิธทอง


คณะครุศาสตร์สาขาฟิสิกส์

กระบวนการสูญเสียพลังงานของอิเล็กตรอนและโพซิตรอนในสารนั้นคล้ายคลึงกันโดยปกติมักจะกล่าวในนานรวมอิเล็กตรอนหรืออนาคบีตาอันตรกิริยาหลักที่เกิดขึ้นคือกระบวนการแตกตัวเป็นไอออนและการกระตุ้นซึ่งเป็นผลจากการชนกับอิเล็กตรอน ในอะตอมของสสารอาจทำให้อนุภาคบีตามีพลังงานลดลงระเจิงหรือถูกดูดกลืนในกรณีที่อนุภาคบีตาเข้าชนกับสนามไฟฟ้าของนิวเคลียสบีตาอาจสูญเสียพลังงานไปในรูปของการเกิดเบรมส์ชตราลุง ( ตารางที่ 6.3) 

ตารางที่ 6.3 กิริยาของอันตรอนุภาคบีตากับสสารและหัวเรื่อง: หัวเรื่อง: หัวเรื่อง: การอันตรกิริยากับสสารหัวเรื่อง: การเปลี่ยนแปลง

การแตกตัวเป็นไอออนและการกระตุ้น

การแตกตัวเป็นไอออนและการกระตุ้นเป็นกระบวนการหลักที่เกิดขึ้นเมื่อบีตาชนสสารเช่นเดียวกับอนุภาคแอลฟา แต่เนื่องจากบีตามีมวลน้อยกว่าแอลฟามากดังนั้นเมื่อมีพลังงานเท่ากันบีตาจึงมีความเร็วสูงกว่าแอลฟาพลังงานที่สูญเสีย เพื่อทำให้เกดคู่ไอออนหรือเวอร์กฟังก์ชัน (W) ของแอลฟาและบีตาใล้เคียงกันคือประมาณ 36 eV ต่อคู่ไอออนในอากาศ แต่มีอนุภาคบีตาทำให้เกิดการแตกตัวจำเพาะ (จำนวนคู่ไอออนต่อระยะทาง) น้อยมากเนื่องจากมี ความเร็วสูงและมีเวลาน้อยในการชน แต่การแตกตัวจำเพาะจะเพิ่มขึ้นเมื่อพลังงานลดลง

การกระเจิงกลับ

เมื่ออนุภาคบีตาชนกับสสารทำให้แนวการเคลื่อนที่เปลี่ยนไปมากเนื่องจากมีมวลน้อยห่างการชนทำให้บีตากระเจิงกลับในทิศทางเดิมเริ่มต้นเรียกกระบวนการนี้ว่าการกระเจิงกลับ (กลับกระเจิง) ปัจจัยสำคัญของการกระเจิงกลับคือเลขเชิง อะตอมและความหนาของสสารการกระเจิงกลับเกิดขึ้นได้ในสสารที่มีเลขเชิงอะตอมสูงและจะเพิ่มขึ้นตามความหนาของสสารจนถึงประมาณ 1/3 ของคาบพิสัยของบีตาจากนั้นการกระเจิงกลับมีค่าคง ที่พลังงานของบีตามีผลกับการกระเจิงกลับมากในช่วงที่บีตามีพลังงานไม่ต่ำนักเมื่อบีตามีพลังงานเพิ่มการกระเจิงกลับจะเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อยทั้งนี้เนื่องจากมุมของการกระเจิงและพลังงานของบีตาที่กระเจิงออกไป สัมพันธ์โดยตรงกับชนิดของสสาร

เบรมส์ชตราลุง

เมื่อบีตาพลังงานสูงเคลื่อนทีเข้าใกล้นิวเคลียสของอะตอมสสารทำให้เกิดอันตรกิริยาทางไฟฟ้าเป็นผลให้บีตามีพลังงานลดลงแล้วทำให้แนวการเคลื่อนที่หักเหไปพลังงานส่วนที่ลกลงจะถูกปล่อยออกมาในรูปของคลื่นแม่ แหล็กไฟฟ้าเรียกว่าเบรมส์ชตราลุง (Bremfstrahlung) 

รังสีเซเรนโกฟ

เมื่ออนุภาคบีตาเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่โปร่งแสงด้วยความเร็วที่มีมากกว่าความเร็วแสงในตัวกลางนั้นจะปล่อยพลังงานออกมาในรูปของเคลื่อนแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ในช่วงของแสงสีน้ำเงินเรียกรังสีนี้ว่ารังสีเซเรนโก ฟ (รังสี Cerenkov) ดังปรากฏในปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ใช้น้ำเป็นสารหล่อเย็นโดยจะเห็นแสงสีน้ำเงินรอบ ๆ แกนปฏิกรณ์เนื่องผลของปฏิกิริยาฟิสชันจะใช้อนุภาคบีตาพลังงานสูงออกมาจำนวนมากอนุภาคที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วมากกว่าของ แสงในน้ำทำให้เกิดรังสีเซเรนโกฟโดยความเร็วและประจุของอนุภาคเป็นปัจจัยสำคัญของการเกิดรังสีเซเรนโกฟ

พิสัย

อนุภาคบีตาเมื่อผ่านเข้าสสารจะเกิดการเบี่ยงเบนมากและหลายครั้งเนื่องจาการชนกับอิเล็กตรอนที่มีมวลเท่ากันแนวการเคลื่อนที่ของบีตาจึงไม่เป็นเส้นตรงแค่พิสัยของบีตาจะวัดจากจุเริ่มต้นที่อนุภาค ผ่านเข้าสสารจนหยุดนิ่งโดยขึ้นกับพลังงานและชนิดของสสารในสารชนิดเดียวกัน

ตารางที่ 6.4 พิสัยในอะลูมิเนียมของอนุภาคบีตาที่พลังงานต่างๆ

เมื่อเปรียบเทียบพิสัยของอนุภาคบีตาและแอลฟาที่มีพลังงานเท่ากันในสสารพิสัยของอนุภาคบีตามีค่ามากกว่าแอลฟา (ตารางที่ 6.5) ทั้งนี้เนื่องจากอนุภาคบีตามีมวลน้อยกว่ามีประจุน้อยกว่าและมีความเร็วสูงกว่าแอลฟาที่พลังงานเท่านั้น

จาการที่อนุภาคบีตามีพิสัยมากกว่าแอลฟาแหล่งรังสีบีตาจึงมีโอกาสก่อให้เกิดอันตรายได้มากกว่าแอลฟาเช่นอนุภาคบีตาพลังงาน 70 keV มีพิสัยเท่ากับความหนาต่ำสุดของผิวชั้นนนอก (หนังกำพร้า) คือประมาณ 7 มก / ซม 2

การดูดกลืนอนุภาคบีตา

เมื่ออนุภาคบีตาเคลื่อนที่ผ่านสสารจะสูญเสียพลังงานไปเรื่อย ๆ และมีความเร็วลดลงจนเป็นศูนย์หรือกล่าวอีกในหนึ่งว่าสสารดูดกลืนอนุภาคบีตาไว้โดยมีความสัมพันธ์องความเข้มของบีตาที่ผ่านสสารลึวาม หนาของสสารเป็นลักษณะของเอกโพเนนเชียล

เนื้อหาเพิ่มเติม

Create a presentation like this one
Share it on social medias
Share it on your own
Share it on social medias
Share it on your own

How to export your presentation

Please use Google Chrome to obtain the best export results.


How to export your presentation

by konnaluk0306

23 views

Public - 11/20/16, 8:35 AM