Backscattering Behavior of Beta Particles as a Function of Material Properties: Effects of Atomic Number and Material Thickness

الملخص

هدف البحث هو قياس العلاقة بين التشتت الخلفي لجسيمات بيتا والعدد الذري والسُمك للمادة المشتتة. لتحقيق ذلك، أجرينا تجارب باستخدام مواد مختلفة من حيث النوع والسُمك، بما في ذلك الألمنيوم (Al)، والحديد (Fe)، والرصاص (Pb)، وبسماكات 5 مم، 10 مم، و15 مم. عندما تتفاعل جسيمات بيتا مع سطح مادة ما، فإنها تتشتت بزاوية واسعة. وعندما تكون زاوية التشتت 180 درجة، يُعرف ذلك بالتشتت الخلفي. ووفقًا للنتائج، فإن معامل التشتت الخلفي المقاس يرتبط ارتباطًا إيجابيًا بالعدد الذري للمادة الهدف، ويزداد مع العدد الذري للمادة الهدف، وكذلك مع سُمك المادة، ومع ذلك لم يكن هذا الازدياد خطيًا؛ بل ارتفع المعامل بشكل حاد مع زيادة السُمك حتى مستوى التشبع، حيث لم يعد التشتت الخلفي يتأثر بشكل كبير بزيادة السُمك. وقد تحقق ذلك في عينات الألمنيوم ذات السماكات المختلفة، حيث زادت قيمة معامل التشتت الخلفي مع زيادة سُمك المادة مقتربة من قيمة التشبع للمادة. ويحدث هذا التشبع عند سُمك تشبع يقارب 2.0 سم (5.4 جم/سم²).

هذه الزيادة الغير خطية ضرورية في دراسة استخدام المواد المختلفة في فيزياء الإشعاع. على سبيل المثال، العدد الذري للرصاص أكبر؛ وبالتالي فإنه يعكس الإشعاع للخلف أكثر بكثير من الألمنيوم والمواد الأخرى ذات العدد الذري الأقل. كما تظهر نتائج الدراسة أن هناك سُمكاً مثالياً لكل مادة، وما بعد هذا السُمك لا يوجد زيادة كبيرة في الانعكاس الخلفي.