Взаимодействие частиц с веществом

1. Во сколько раз отличаются энергетические потери протонов и K⁺-мезонов с кинетической энергией T = 100 МэВ в алюминиевой фольге толщиной 1 мм?

2. Пучок протонов с кинетической энергией T = 500 МэВ и током I = 1 мА проходит через медную пластину толщиной D = 1 см. Рассчитать мощность W, рассеиваемую пучком в пластине.

3. Определить удельные ионизационные потери мюонов в алюминии, если их кинетическая энергия равна: 1) 50 МэВ, 2) 100 МэВ, 3) 500 МэВ.

4. Рассчитать удельные ионизационные потери энергии для протонов с энергией 10 МэВ в алюминии.

5. Определить удельные ионизационные потери протонов в алюминии, если их кинетическая энергия равна: 1) 1 МэВ, 2) 10 МэВ, 3) 100 МэВ, 4) 500 МэВ, 4) 1 ГэВ.

6. Рассчитать отношение удельных ионизационных потерь протонов и α-частиц с одинаковой кинетической энергией 10 МэВ в железе.

7. Рассчитать отношение удельных ионизационных потерь для протонов с энергией 10 МэВ в углероде и свинце.

8. Определить удельные ионизационные потери и среднее число ионов на 1 см пробега в воздухе для α-частицы с энергией 10 МэВ. На образование одного иона в воздухе необходимо ≈ 35 МэВ.

9. Энергия протонов в ускорителе 100 МэВ. Подсчитать толщину поглотителя из углерода, необходимую для снижения энергии пучка протонов до 20 МэВ.

10. Рассчитать удельные ионизационные потери энергии в алюминии электронов с энергиями
1 МэВ, 100 МэВ и 1 ГэВ.

11.  Оценить отношение удельных ионизационных потерь в железе для протонов и электронов с энергиями: 10 МэВ, 100 МэВ и 1 ГэВ.

12.   Рассчитать удельные радиационные потери в медном поглотителе электронов с энергиями
20 МэВ и 1 ГэВ.

13. Определить удельные радиационные потери при прохождении электронов с энергией 50 МэВ через алюминиевую мишень и сравнить их с удельными потерями на ионизацию.

14.  Электроны и протоны с энергией Е = 100 МэВ падают на алюминиевую пластинку толщиной
Δx = 5 мм. Определить энергии электронов и протонов на выходе пластинки.

15.  Определить энергию Е₀ электронов на входе в свинцовую пластину толщиной Δx = 0.1 см, если на её выходе энергия электронов равна Е = 3 МэВ.

16. Определить критические энергии электронов для углерода, алюминия, железа, свинца.

17. Рассчитать отношение удельных ионизационных и радиационных потерь в алюминии для электронов с энергиями: 10 и 100 МэВ.

18.  Оценить полные удельные потери энергии электронов с энергией 150 МэВ в алюминии и свинце.

19. Электрон с энергией 10 ГэВ проходит через алюминиевую пластину толщиной Δx = 1 см. Какую энергию он при этом теряет?

20. Рассчитать экстраполированные пробеги в см в алюминии электронов с энергиями 1, 2 и 10 МэВ.

21. Какова энергия электронов, имеющих ту же длину пробега в алюминии, что и протоны с энергией 20 МэВ?

22. Рассчитать и сравнить полные сечения фотоэффекта, комптоновского рассеяния и эффекта рождения пар при облучении алюминия γ-квантами с энергиями: 1) 0.51 МэВ, 2) 5 МэВ, 3) 25 МэВ.

23. Как влияет заряд ядер вещества на абсолютные величины сечений и на относительный вклад отдельных сечений в полное сечение взаимодействия гамма-квантов с веществом?

24. Радиоактивный источник, испускающий γ-кванты с энергией 1.5 МэВ, помещен в железный контейнер, ослабляющий интенсивность γ-квантов в 10⁶ раз. Чему равна толщина стенок контейнера?

25. Радиоактивный источник испускает две γ-линии с энергиями E₁ = 170 кэВ и E₂ = 450 кэВ. Интенсивность обеих линий одинакова. Подсчитать отношение интенсивностей γ-линий после прохождения поглотителя из свинца толщиной: 1) 1 мм, 2) 10 мм.

26. Какой должна быть толщина стенок алюминиевого контейнера, чтобы в них поглощалось не более 1% γ-квантов с энергией 10 кэВ?

27. Интенсивность пучка γ-квантов с энергией 3 МэВ ослабляется свинцовым фильтром толщиной 10 см. Какой должна быть толщина алюминиевого поглотителя, чтобы вызвать такое же ослабление интенсивности пучка γ-квантов?

28. γ-Квант с энергией 1.5 МэВ рассеивается на электроне на угол 150°. Определить изменение энергии и длины волны рассеянного γ-кванта.

29. Фотон с энергией 10 МэВ рассеялся на покоящемся электроне. Определить кинетическую энергию электрона после столкновения, если длина волны рассеянного фотона увеличилась в два раза.

30. Вычислить сечения комптоновского рассеяния для фотонов с энергией 100 кэВ и 50 МэВ.

31. Определить угол, под которым будут наиболее эффективно отражаться от поверхности кристалла NaCl (d = 0.28 нм) нейтроны следующих энергий: 1)1 эВ, 2) 0.01 эВ?

32. Средняя энергия нейтронов, испускаемых радий-бериллиевым источником в реакции ⁹Be(α,n)¹²C, равна 6 МэВ. Оценить среднее количество актов рассеяния нейтрона на ядрах водорода, необходимое для уменьшения его энергии до тепловой.

33. Сечение захвата σ_захв тепловых нейтронов ядрами железа 2.5 б, плотность железа 7.8 г/см³. Оценить длину свободного пробега тепловых нейтронов в железе.

34. Какая доля падающего пучка тепловых нейтронов поглотится в листе железа толщиной 1 см? Плотность железа 7.8 г/см3. Сечение захвата sзахв тепловых нейтронов ядрами железа 2.5 б.

35. Какой толщины должен быть слой ¹⁰B, чтобы поглотить 99% падающего пучка тепловых нейтронов? Сечение захвата тепловых нейтронов ядром ¹⁰B около 4000 б. Плотность бора составляет 2.4 г/см³. Насколько возрастёт толщина поглотителя, если его сделать из природного бора? Сечение захвата тепловых нейтронов ядром ¹¹B равно 50 мб.

36. Пучок нейтронов с энергией 0.5 МэВ падает на алюминиевую фольгу толщиной 1 мм. Определить, какая часть нейтронов пучка будет захвачена ядрами фольги, если сечение захвата ядрами ^27Al нейтронов указанной энергии равно 2·10^-26 см². Плотность алюминия 2.7 г/см³.