M Ở ĐẦU
3.1 Tầm của electron trong vật chất [2]
Tầm của electron trong vật chất khó xác định hoàn toàn chính xác bởi có sự thăng giáng của các hạt mà trong đó do sự mất năng lượng của bức xạ hãm và sự thay đổi hướng do tán xạ Coulomb. Tầm của electron được xác định bởi tốc độ năng lượng mất đi suốt theo quãng đường mà nó đi được.
Sự mất năng lượng chỉ mang tính chất thống kê nên ta chỉ xét khái niệm quãng chạy trung bình R của hạt. Về mặt lý thuyết, sự phụ thuộc quãng chạy R vào năng lượng E có thể xác định theo biểu thức:
∫ = 0 0 E dx dE dE R (3.1)
Các hạt tích điện khi va chạm với các electron của nguyên tử môi trường có thể bị lệch hướng. Sự lệch hướng do tán xạ Coulomb đàn hồi của hạt tới với các hạt nhân đóng vai trò đáng kể và có khi lệch trên 900 (tán xạ ngược). Vì vậy khái niệm “Quãng chạy thực” của hạt và bề dày hấp thụ hoàn toàn không đồng nhất với nhau. Nhưng trong thực nghiệm chỉ xác định được bề dày hấp thụ và đại lượng đó gọi là quãng chạy.
Hình 3.1: Tầm electron trong một số vật liệu ứng với giá trị năng lượng tới Eo
Tầm bay của electron được xác định dựa trên phân bố liều hấp thụ electron để lại khi đi vào vật chất; tại điểm cuối ngoại suy Rp hay chân của đường phân bố liều RM
Đối với miền năng lượng electron E > 2,5 MeV thì công thức biểu diễn sự phụ thuộc quãng chạy theo đơn vị bề dày mật độ (mg/cm2) vào năng lượng của electron (MeV) [2]:
106 530 −
= E
R
Quãng chạy của chùm electron ứng với năng lượng 10 MeV bằng 5,194 g/cm2. Như vậy ứng với chiều dày che chắn của không khí là 5,194/0,00129 = 4026 cm hay 40,26 m. Trong cấu trúc che chắn của hệ thống máy gia tốc, vị trí gần nhất của các điểm bên ngoài buồng chiếu đến đầu phát là 4,3 m do đó việc che chắn electron là rất cần thiết.
Electron mang điện tích nên bị mất năng lượng do quá trình ion hoá nguyên tử môi trường và sau một quãng chạy, nó bị dừng lại trong vật chất. Như vậy vật liệu với bề dày xác định có thể che chắn hoàn toàn electron. Trong thiết kế che chắn, vật liệu che chắn sử dụng là bê tông có mật độ là 2,3 g/cm3, khi đó bề dày của
bê tông che chắn là: 5,194/2,3=2,258 cm. Trong cấu trúc của hệ thống máy gia tốc, chiều dày bê tông từ 42cm – 300cm. Do đó với bề dày che chắn chùm electron hầu như không thể gây liều tại khu vực xung quanh.