Толщина пластины Я, г/см

Рис. 3. Мощность экспозиционной дозы вторичных фотонов на выходной стороне пластины, облучаемой нейтронным компонентом пучка "n300", в зависимости от ее толщины.

Таблица 2. Длина релаксации гамма-квантов с заданным энергетическим

Результаты расчета экспозиционной дозы в обратной геометрии, то есть в случае нахождения детектора на входной стороне пластины, представленны на рисунке 4. Как доза рассеянного первичного, так и вторичного излучения уже при небольшой толщине пластины приходит к насыщению и при дальнейшем изменении толщины не меняется.

"Ra"Fe6.26

"n300"Fe6.06

"LiH"Fe5.04

"Ra"Pb1.72

"n300"Pb2.82

"LiH"Pb2.75

Для вторичного излучения, воспользовавшись тем же приближением, что и ранее, можно получить зависимость экспозиционной дозы от толщины в виде

D(H) = const [1 - e (1/A"+1/Яр)H ], где Xn и X - те же длины релаксации нейтронов и

вторичных фотонов, что и формуле (1). Как и следовало ожидать, их значения, найденные при помощи интерполяции расчетных данных по обеим формулам, совпадают с хорошей точностью. Что касается его фотонной части пучка, то использование этого же приближения невозможно в связи с тем, что энергия гамма-квантов, рассеянных по

EE

комптоновскому каналу уменьшается в —-г = 1 +-- (1 - cos в) раз и существенная

E (E, в) mec

часть рассеянных назад фотонов попадает в область 100-500 кэВ, где полные сечения взаимодействия из-за канала фотоэффекта нельзя считать постоянными, и поэтому убывание будет неэкпоненциальным. Тем не менее видно, что характерная толщина пластины, при которой на кривых экспозиционной дозы альбедных фотонов устанавливается стационарный режим, гораздо меньше длины релаксации первичных фотонов в прямой геометрии. Значение экспозиционной дозы, составляющее 0.9 от максимального, достигается уже при толщине около 15 г/см2 и 6 г/см2 для железа и свинца соответственно. Это главным образом связано со смягчением спектра альбедного излучения и, как следствие, быстрым поглощением фотонов по каналу фотоэффекта, что особенно хорошо проявляется в свинце. Кроме того, вероятность рассеяния под большими углами по каналу Комптона у гамма-квантов рассматриваемого спектра небольшая, поэтому экспозиционная доза, создаваемая альбедными фотонами, даже в случае насыщения, весьма мала. В таблице 4 приведено ее отношение к дозе фотонов источника для нескольких рассматриваемых спектров. На радиевом пучке установки ОР-М аналогичные величины альбедной составляющей в суммарной дозе образцов (Fe, Ti, Pb) получены экспериментально [7]. Расчетные и экспериментальные данные удовлетворительно согласуются: расхождение не превышает 15%.

Таблица 4. Отношение экспозиционной дозы альбедных фотонов к экспозиционной дозе пучка. Статистическа погрешность приведенных данных менее 1%.

Пучок Материал100 • Da / D0

-

-

5

0.01

"Т-1-г-г-1-1-1-г-г-1-1-1-г-1-1-1-1-г-г-1-1-1-г-г-

Fe, первичное—*--* -Fe,"45Toprr4noe Pb, первичное Pb, вторичное—а-

4060

Толщина пластины Н, г/см2

Рис. 4. Экспозиционная доза первичного и вторичного излучения, измеренная обратной геометрии, в зависимости от толщины пластины, пучок "п300".

Угловые характеристики выхода фотонов из образца представлены на рисунке 5 и 6. Первичное излучение, пройдя даже через большую толщину материала, остается сильно анизотропным. В диапазоне углов 9 от 10° до 60° при толщине пластины более двух длин релаксации экспозиционная доза может быть апроксимирована экспонентой по

формуле D(H,9) = D0(H)• e""0 . Для пучка "n300" "0 = (14±1)° для железа и "0 =

(12±0.5)° для свинца. На графике видны две особенности: резкий рост при нулевом угле обусловлен гамма-квантами, прошедшими через пластину без взаимодействия, а провал при углах порядка 90° связан с тем, что большая часть фотонов, движущихся под небольшими углами к поверхности пластины, поглощается, не успевая покинуть образец, так как длина выхода в первом приближении зависит от угла как 1/ cos(").

Из приведенных данных видно, что в рамках исследуемой модели количество фотонов рассеянных по направлению к источнику, составляет лишь малую часть от первичных гамма-квантов, в то время как вторичное излучение при толщине пластины до 30 г/см2 имеет почти идентичные характеристики с обоих сторон образца, и с входной стороны многократно преобладает над альбедным. Это дает возможность производить измерения экспозиционной дозы вторичного излучения в обратной геометрии при толщине пластины, при которой наступает насыщение в характеристиках выхода, или под углами 40° - 70° в прямой геометрии при H > 50 г/см2, где вторичное излучение также преобладает. Измерение в обратной геометрии под большими углами к поверхности более предпочтительно, так как накладывает меньшие ограничения на диаметр пучка установки. Кроме того, спектры первичного и вторичного излучения сильно различаются из-за того, что спектр фотонов, рассеянных назад по комптоновскому каналу, сильно

в