Експонентний закон ослаблення, шар половинного ослаблення - розробка програмного

Експонентний закон ослаблення

Визначимо, як буде змінюватися інтенсивність випромінювання, якщо на шляху пучка фотонів послідовно поміщати все більше число шарів поглинача товщиною 1 см. Припустимо, що м = 0,10 см -1 і первинна інтенсивність пучка дорівнює 100 одиниць. Перший шар товщиною 1 см поглине 10% випромінювання, т. Е. 90% випромінювання пройде через поглинач. Наступний шар поглине 10% решти випромінювання, т. Е. 10% від 90, або 9,0 одиниць. Отже, інтенсивність випромінювання, що пройшов два шари, дорівнює 81 одиниці. Ці розрахунки можна продовжити і отримати результати, за якими можна побудувати графік залежності інтенсивності випромінювання від товщини шару речовини поглинача.

Рис.7 Зниження інтенсивності пучка рентгенівського випромінювання поглиначем з лінійним коефіцієнтом м = 0,10 см-1.

Якщо навіть використовувати дуже товсті шари поглинача, деяка частка випромінювання все одно буде проникати. Не можна назвати товщину, яка поглинула б все випромінювання, так як теоретично все випромінювання неможливо поглинути, але можна користуватися товщиною шару, необхідного для поглинання половини випромінювання. Ця величина називається шаром половинного ослаблення і часто позначається Д1 / 2. Інтенсивністю випромінювання називають енергію випромінювання, що падає па 1 см2 поверхні в 1 сек. Для монохроматичноговипромінювання, т. Е. Якщо все фотони мають однакову енергію, інтенсивність визначаться як твір числа фотонів на енергію випромінювання.

Ослаблення випромінювання - зменшення потоку енергії випромінювання, обумовлене взаємодією іонізуючого випромінювання з середовищем.

Лінійний коефіцієнт ослаблення випромінювання - відносна зміна інтенсивності спрямованого випромінювання на одиницю товщини середовища. Також поряд з лінійним коефіцієнтом існує масовий коефіцієнт ослаблення в разі якщо розглядається зміна на одиницю товщини маси.

Коефіцієнт поглинання випромінювання - частина коефіцієнта ослаблення за рахунок поглинання енергії випромінювання в речовині.

Коефіцієнт розсіювання випромінювання - частина коефіцієнта розсіювання, яка визначається поглинанням енергії випромінювання в речовині.

Повний коефіцієнт ослаблення є сумою трьох коефіцієнтів, що відповідають трьом процесам взаємодії квантового іонізуючого випромінювання з речовиною.

Шар половинного ослаблення

Шар половинного ослаблення є товщина поглинача, необхідна для поглинання половини падаючого випромінювання. Зв'язок між шаром половинного ослаблення і лінійним коефіцієнтом ослаблення можна отримати зі співвідношення (3) якщо прийняти інтенсивність минулого пучка дорівнює половині падаючого. Нижче наведено приклад розрахунку товщини захисного шару свинцю в установці для гамма-тераппіі.

Установка з джерелом З 60 створює потужність дози випромінювання 80 р / хв на відстані 1 м, коли джерело знаходиться в робочому положенні. Правила захисту вимагають, щоб (коли джерело знаходиться в неробочому положенні) потужність дози випромінювання на відстані 1 м не перевищувала 2 мр / год (0,002 р ч). Визначити необхідну товщину свинцевою захисту, якщо шар половинного ослаблення в свинці дорівнює 1,25 см.

Випромінювання має бути ослаблене свинцем від 80 р / хв (4800 р / ч) до 0,002 р / ч, т. Е. В 4800/0002 = 2 400 000 разів. Відзначимо, що 2 шари половинного ослаблення послаблюють в 4 рази, 3 - в 8 раз, 4 - в 16, 5 - в 32, 6 - в 64, 7 - в 128, 8 - в 256, 9 - в 512 і 10 - в 1024 рази, пли приблизно в 1000 разів.

У такому випадку маємо: ослаблення в 1000 разів - 10, шарів половинного ослаблення, або 12,5 см; ослаблення в 1000 разів - 10 шарів половинного ослаблення, або 12,5 см; ослаблення в 2 рази - 1 шар половинного ослаблення, або 1,2 см.

Повний ослаблення 2 000 000 вимагає товщину шару 26,2 см. Таким чином, 27 см свинцю забезпечать потрібну захист.