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電離と励起(重荷電粒子と物質との相互作用)

重荷電粒子と物質との相互作用はほとんど電子の場合と同じ。
衝突阻止能Scolは

Scol = {(4πz2e4) / (mv2)} × nZ [ ln(2mv2)/{I(1-β2)} - β2]

ここでz, vは入射粒子の原子番号と速度、
mは電子の質量、nは1cm3中の原子の数、
Zは物質の原子番号、Iは原子の平均電離エネルギー、
β = v/cである。
[ ]の中は変化が少ないので同じ速度の粒子に対して
入射粒子のエネルギーEを用いて

Scol ∝ z2/v2 ∝ z2M/E

と書ける。ここでMは入射粒子の質量である。

荷電粒子がクーロン力で直接電離する過程を1次電離といい
電離された電子を2次電子という。
2次電子がさらに電離を起こすエネルギーを持っている場合
この電子をδ線という。
2次電子による電離を2次電離という。

荷電粒子により物質中の原子が電離されイオンと自由電子の対、
つまりイオン対が作られる。
エネルギーEの荷電粒子が気体中で止まったとき生じるイオン対の数をNとすると
イオン対を1個作る平均のエネルギーは

W = E / N

で与えられる。
この値をW値といい、入射エネルギーによらず
ほとんど一定の値を持つ。
空気に対するW値は33.85eVである。
ある気体のW値はその気体の電離エネルギーのほぼ2倍に等しい。

荷電粒子が止まる直前では、速度が非常に小さくなるため
電離・励起が多く起こり、衝突阻止能が大きくなる。
阻止能を距離に対して表し、飛程の終わりで阻止能の大きくなる様子を
曲線で表したものをブラッグ曲線という。

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.06 2011 試験:覚え書き comment0 trackback0

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日々、コンピューターとにらめっこしていた2010。
公の仕事に就くことを目指して教科書とにらめっこ2011,spring。
はたして2012は・・・

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