ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ


ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

       
злектромагн. излучение, испускаемое заряж. ч-цей при её рассеянии (торможении) в электрич. поле. Иногда к Т. и. относят также излучение релятив. заряж. ч-ц, движущихся в макроскопич. магн. полях (в ускорителях, в косм. пр-ве), и называют его магнитотормозным; однако более употребителен в этом случае термин синхротронное излучение.
Согласно классич. электродинамике, к-рая с хорошим приближением описывает осн. закономерности Т. и., его интенсивность пропорц. квадрату ускорения заряж. ч-цы (см. ИЗЛУЧЕНИЕ). Т. к. ускорение обратно пропорц. массе m ч-цы, то в одном и том же поле Т. и. легчайшей заряж. ч-цы — эл-на будет, напр., в миллионы раз мощнее излучения протона. Поэтому чаще всего наблюдается и практически используется Т. и., возникающее при рассеянии эл-нов на электростатич. поле ат. ядер и эл-нов; такова, в частности, природа тормозного рентгеновского излучения и гамма-излучения, испускаемых быстрыми эл-нами при прохождении их через в-во.
Интенсивность Т. и. эл-на пропорц. также квадрату ат. номера Z ядра, в поле к-рого он тормозится (по закону Кулона сила f вз-ствия эл-на с ядром пропорц. заряду ядра Ze, где е — элем. электрич. заряд, а ускорение определяется вторым законом Ньютона: а=f/m).
Спектр фотонов Т. и. непрерывен и обрывается при максимально возможной энергии, равной нач. энергии эл-на. При движении в в-ве эл-н с энергией выше нек-рой критич. энергии ?0 тормозится преим. за счёт Т. и. (при меньших энергиях преобладают потери на возбуждение и ионизацию атомов). Напр., для свинца ?0»10 МэВ, для воздуха — 200 МэВ.
ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ1
Рис. 1. Теор. спектры энергии ?g фотонов тормозного излучения с учётом экранирования в свинце (четыре верхние кривые) и в алюминии (нижняя кривая); цифры на кривых — нач. кинетич. энергия Tе эл-на в ед. энергии покоя эл-на mec2»0,511 МэВ (интенсивность I дана в относит. единицах).
Наиболее точное описание Т. и. даёт квантовая электродинамика. При не очень высоких энергиях эл-на хорошее согласие теории с экспериментом достигается при рассмотрении рассеяния эл-нов только в кулоновском поле ядра. Согласно квант. электродинамике, в поле ядра существует определ. вероятность квант. перехода эл-на в состояние с меньшей энергией с испусканием, как правило, одного фотона (вероятность излучения большого числа фотонов мала). Поскольку энергия фотона ?gравна разности нач. и кон. энергий эл-на, спектр Т. и. (рис. 1) имеет резкую границу при энергии фотона, равной нач. кинетич. энергии эл-на Те. Т. к. вероятность излучения в элем. акте рассеяния пропорц. Z2, то для увеличения выхода фотонов Т. и. в электронных пучках используются мишени из в-в с большими Z (свинец, платина и т. п.). Угл. распределение Т. и. существенно зависит от Te: в нерелятив. случае (Tе масса эл-на) Т. и. подобно излучению электрич. диполя, перпендикулярного к плоскости траектории эл-на. При ультрарелятив. энергиях (Те->meс2) Т. и. направлено вперёд по движению эл-на и концентрируется в пределах конуса с угл. раствором q»mec2/Tе рад (рис. 2); это св-во используется для получения интенсивных пучков фотонов высокой энергии (g-квантов) на электронных ускорителях. Т. и. частично поляризовано.
ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ2
Рис. 2. Угл. распределение тормозного излучения при ультрарелятив. нач. энергиях эл-нов Т e->meс2.
Дальнейшее уточнение теории Т. и. достигается учётом экранирования кулоновского поля ядра ат. эл-нами. Поправки на экранирование, существенные при Te->mec2 и ?g<-Te, приводят к снижению вероятности Т. и. (т. к. при этом эфф. поле меньше кулоновского поля ядра).
На св-ва Т. и. при прохождении эл-нов через в-во влияют эффекты, связанные со структурой среды и многократным рассеянием эл-нов. При Те->100 МэВ многократное рассеяние сказывается ещё и в том, что за время, необходимое для излучения фотона, эл-н проходит большое расстояние и может испытать столкновения с др. атомами. В целом многократное рассеяние при больших энергиях приводит в аморфных в-вах к снижению интенсивности и расширению пучка Т. и.
ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ3
Рис. 3. Поляризация Р (верхняя кривая) и энергетич. спектр (нижняя кривая) фотонов тормозного излучения как ф-ция ?gв ед. полной нач. энергии эл-на ?e= Te+mec2 для ?e=1 ГэВ (интенсивность I дана в произвольных единицах).
При прохождении эл-нов больших энергий через кристалл возникает их дифракция — появляются резкие максимумы в спектре Т. и. и увеличивается степень поляризации (рис. 3).
Причиной значит. Т. и. может быть тепловое движение в горячей разреж. плазме (с темп-рой 105—106К и выше). Элем. акты Т. и., наз. в этом случае тепловым, обусловлены столкновениями заряж. ч-ц, из к-рых состоит плазма. Косм. рентг. излучение, наблюдение к-рого стало возможным с появлением искусств. спутников Земли, частично (а излучение нек-рых дискр. рентг. источников, возможно, полностью) является, по-видимому, тепловым Т. и.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. . 1983.

ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

-эл.-магн. излучение, испускаемое заряж. частицей при её рассеянии (торможении) в электрич. поле. Иногда к T. и. относят также излучение релятивистских заряж. частиц, движущихся в макроскопич. магн. полях (в ускорителях, в космич. пространстве), и называют его магнитотормозным.

Согласно классич. электродинамике, к-рая с хорошим приближением описывает осн. закономерности T. и., его интенсивность пропорциональна квадрату ускорения заряж. частицы (см. Излучение).T. к. ускорение обратно пропорционально массе т частицы, то в одном и том же поле T. и. электрона будет, напр., в миллионы раз мощнее излучения протона. Поэтому чаще всего наблюдается и практически используется T. и., возникающее при рассея-нии электронов на эл.-статич. поле атомных ядер и электронов; такова, в частности, природа тормозного рентгеновского излучения и гамма-излучения, испускаемых быстрыми электронами при прохождении их через вещество.

Интенсивность T. и. электрона пропорциональна также квадрату ат. номера Z ядра, в поле к-poro он тормозится, т. к. по закону Кулона сила взаимодействия электрона с ядром (и, следовательно, ускорение электрона) пропорциональна заряду ядра Ze (e - элементарный электрич. заряд).

Спектр Т. и. непрерывен и ограничен максимально возможной энергией фотонов Т. и., равной нач. энергии электрона. При движении в веществе электрон с энергией выше нек-рой критич. энергии 5028-1.jpgтеряет энергию на Т. и., при меньших энергиях преобладают потери на возбуждение и ионизацию атомов. Значение 5028-2.jpg напр., для свинца ~ 10М эВ, для воздуха ~200 МэВ.

Наиб. точное описание Т. и. даёт квантовая электродинамика. При не очень высоких энергиях электрона хорошее согласие теории с экспериментом достигается при рассмотрении рассеяния электронов только в кулоновском поле ядра. Согласно квантовой электродинамике, в поле ядра существует определ. вероятность квантового перехода электрона в состояние с меньшей энергией с испусканием, как правило, одного фотона (вероятность излучения большого числа фотонов очень мала). Поскольку энергия фотона 5028-3.jpgравна разности начальной и конечной энергий электрона, спектр Т. и. (рис. 1) имеет резкую границу при энергии фотона, равной нач. кинетич. энергии электрона Т е. Т. к. вероятность (интенсивность) излучения в элементарном акте рассеяния пропорциональна Z2, то для увеличения выхода фотонов Т. и. в электронных пучках используются мишени из веществ с большими Z (свинец, платина и т. п.).

5028-6.jpg

Рис. 1. Теоретические кривые энергии фотонов 5028-4.jpg тормозного излучения электронов в свинце (4 верхние кривые) и в алюминии (нижняя кривая) с учётом экранирования; цифры на кривых - значение T е в единицах энергии покоя электрона 5028-5.jpg Интенсивность I дана в относительных единицах.


Угл. распределение Т. и. существенно зависит от Т е: в нерелятивистских случаях 5028-7.jpg где т е - масса электрона) оно подобно угл. распределению излучения электрич. диполя, перпендикулярного к плоскости траекторий электрона. При ультрарелятивистских энергиях 5028-8.jpg Т. и. направлено вперёд по движению электрона и концентрируется в пределах конуса с угл. раствором 5028-9.jpg (рад) (рис. 2); это свойство используется для получения интенсивных пучков фотонов высокой энергии (g-квантов) на электронных ускорителях. При этом Т. и. частично поляризовано.

5028-10.jpg

Рис. 2. Угловое распределение тормозного излучения при ультрарелятивистских начальных энергиях элек тронов 5028-11.jpg


Дальнейшее уточнение теории Т. и. достигается учётом экранирования кулоновского поля ядра электронами атома. Поправки на экранирование, существенные при 5028-12.jpg и 5028-13.jpg приводят к снижению вероятности (интенсивности) Т. и., т. к. при этом эфф. поле ядра меньше Ze.

На свойства Т. и. при прохождении электронов через вещество влияют эффекты, связанные с его структурой, а также с вероятностью многократного рассеяния электронов в нём. При 5028-14.jpg за время, необходимое для излучения фотона, электрон проходит большое расстояние и может испытать столкновения с др. атомами. В аморфных веществах многократное рассеяние электронов больших энергий приводит к снижению интенсивности и расширению пучка Т. и.; в кристаллах возникает дифракция электронов, в спектре Т. и. появляются резкие максимумы и увеличивается степень его поляризации (рис. 3).

Причиной значит. Т. и. может быть тепловое движение частиц в горячей разреженной плазме (при темп-рах ~ 105 - 106 К и выше). Элементарные акты Т. и., называемые в этом случае тепловым излучением, обусловлены столкновениями заряж. частиц плазмы. Космич. рентг. излучение, наблюдение к-рого стало возможным с появлением ИСЗ, частично (а излучение нек-рых дискретных рентг. источников, возможно, полностью) является, по-видимому, тепловым Т. и.

5028-18.jpg

Рис. 3. Поляризация P (верхняя кривая) и энергетический спектр (нижняя кривая) фотонов тормозного излучения как функция 5028-15.jpg в единицах полной начальной энергии электрона 5028-16.jpg для 5028-17.jpg= 1 ГэВ (интенсивность I дана в произвольных единицах).

Лит.: Ахиезeр А. И., Берестецкий В. Б., Квантовая электродинамика, 4 изд., М., 1981; Богданкевич О. В., Николаев F. А., Работа с пучком тормозного излучения, М., 1964; Байер В. Н., Катков В. М., Фадин В. С., Излучение релятивистских электронов, М., 1973; Соколов А. А., Тернов И. М., Релятивистский электрон, М., 1974.

Э. А. Тагиров.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ" в других словарях:

  • ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — электромагнитное излучение, возникающее при рассеянии (торможении) быстрой заряженной частицы в кулоновском поле атомных ядер и электронов; существенно для легких частиц электронов и позитронов. Спектр тормозного излучения непрерывен,… …   Большой Энциклопедический словарь

  • ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — (нем. Bremsstrahlung), электромагнитное ИЗЛУЧЕНИЕ в форме рентгеновских лучей, испускаемых при замедлении заряженных частиц или резком изменении их направления. Эта ситуация возникает, когда электроны на высокой скорости влетают в электрическое… …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • тормозное излучение — Фотонное излучение с непрерывным энергетическим спектром, возникающее при уменьшении кинетической энергии заряженных частиц. [РМГ 78 2005] Тематики измерение ионизирующих излучений EN bremsstrahlung radiation …   Справочник технического переводчика

  • Тормозное излучение — Электромагнитное излучение Синхротронное Циклотронное Тормозное Тепловое Монохроматическое Черенковское Переходное Радиоизлучение Микроволновое Терагерце …   Википедия

  • тормозное излучение — электромагнитное излучение, возникающее при рассеянии (торможении) быстрой заряженной частицы в кулоновском поле атомных ядер и электронов; существенно для лёгких частиц  электронов и позитронов. Спектр тормозного излучения непрерывен,… …   Энциклопедический словарь

  • тормозное излучение — 2.14 тормозное излучение : Фотонное излучение с непрерывным энергетическим спектром, возникающее при уменьшении кинетической энергии заряженных частиц. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • тормозное излучение — stabdomoji spinduliuotė statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Ištisinio energijos spektro fotoninė spinduliuotė, susidaranti mažėjant elektringųjų dalelių kinetinei energijai. atitikmenys: angl. braking radiation;… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • тормозное излучение — stabdomasis spinduliavimas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. braking radiation; deceleration radiation vok. Bremsstrahlung, f rus. тормозное излучение, n pranc. radiation de freinage, f; rayonnement de freinage, m …   Fizikos terminų žodynas

  • Тормозное излучение —         электромагнитное излучение, испускаемое заряженной частицей при её рассеянии (торможении) в электрическом поле. Иногда в понятие Т. и. включают также излучение релятивистских заряженных частиц, движущихся в макроскопических магнитных… …   Большая советская энциклопедия

  • ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — электромагнитное излучение, испускаемое заряж. частицей при её торможении (изменении скорости) в электрич. поле. Напр., при торможении электронов в электростатич. поле атомных ядер и электронов атомов возникает тормозное рентгеновское излучение,… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

Книги

Другие книги по запросу «ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.