Утворення електронно-позитронних пар

При взаємодії електромагнітного поля фотона з електричним зарядом зустрічної пластинки (електрона, ядра) може відбутись особливий ефект – народження двох нових частинок – електрона і позитрона. При цьому фотон зникає, а його енергія перетворюється в енергію спокою двох нових частинок і в кінетичну енергію, а ще частина енергії передається тій частинці, в полі якої відбулось це перетворення:

Е_g=m_е-с²+m_е+с²+Е_е-+Е_е++ Е₀, (10)

де m_е-с² і m_е+с² – енергії спокою електрона і позитрона;

Е _е- і Е_{е +} – кінетичні енергії цих частинок;

Е ₀ – енергія, яку одержала частинка чи ядро, в полі яких відбулось це перетворення.

Очевидно, що ефект народження електронно-позитронної пари, можливий лише тоді, коли E _g> 2m₀c ²=1, 02 MeB.

Імовірність перетворення g-кванта в електронно-позитронну пару зростає з ростом Z. Надлишок енергії g-фотона (порівняно з величиною 1, 02 MeB) проявляється у вигляді кінетичної енергії електрона і позитрона. При цьому кутовий розподіл народжених частинок зменшується з ростом Е_g:

. (11)

Рис. 6.3.1

Залежність кожного із лінійних коефіцієнтів ослаблення g- променів і загального коефіцієнта ослаблення в свинці від енергії показана на рис. 6.3.1.

Особливості поглинання g- променів речовиною визначають відмінність конструкцій лічильників Гейгера для g-фотонів і для a- і b-випромінювання.

У лічильника для реєстрації g- випромінювання імовірність іонізації газу g- променями близька до нуля. Тому стінки таких лічильників виготовляють достатньо товстими і, як правило, із металів. В стінках таких лічильників відбувається процес поглинання g-квантів за одним із перерахованих видів взаємодії. Вторинне випромінювання, яке складається із заряджених частинок, іонізує газ і викликає розряди в лічильнику. Тому оптимальна товщина стінок повинна бути сумірною з довжиною вільного пробігу вторинних електронів у матеріалі стінки.