Інтенсивністю гамма-випромінювання називається кількість енергії, яку переносять гамма-квантами через 1 см 2 опромінення-чаемой поверхні за одну секунду. Якщо потік гамма-променів складається з гамма-квантів однієї і тієї ж енергії, то інтенсивність випромінювання дорівнює
де Ф - секундний потік гамма-квантів, тобто число гамма-квантів, що проходять через один квад-ратний сантиметр поверхні протягом однієї секунди;
£ т - енергія одного гамма-кванта.
У міру проходження гамма-випромінювання через речовину його інтенсивність слабшає в результаті всіх трьох про-процесів взаємодії гамма-квантів з речовиною. Як уже зазначалося, внаслідок комптонівського ефекту об-разуется розсіяне гамма-випромінювання. Тому слід розрізняти прямий потік випромінювання, що складається з гамма-квантів, що пройшли через середу без взаємодії з ве-суспільством, і розсіяний потік, що складається з одноразово і багаторазово розсіяних гамма-квантів (рис. 9).
Теоретичні міркування, а також експериментальним-ні дані по ослабленню вузьких паралельних пучків показують, що інтенсивність прямого потоку гамма-квантів в залежності від товщини шару послабляє речовини змінюється за експоненціальним законом (рис. 10).
Якщо через / о позначити інтенсивність випромінювання на поверхні середовища, що опромінюється, то інтенсивність Iх після проходження шару товщиною х сантиметрів буде дорівнює
де р - лінійний коефіцієнт ослаблення гамма-променів для даного середовища, що має розмірність 1 / см.
Коефіцієнт ослаблення ц характеризує ймовірність взаємодії прямого гамма-кванта з атомами віщо-ства на шляху в 1 см. Величина коефіцієнта р. для одного і того ж речовини прямо пропорційна його щільності і залежить від енергії гамма-кванта, а також від атомного номера і атомної ваги елементів, що входять до складу даної речовини.
Ослаблення інтенсивності гамма-променів обумовлено всіма трьома видами взаємодії квантів із середовищем, тому коефіцієнт ц можна представити у вигляді суми трьох коефіцієнтів
Р - т а + 0 + Т Л>
де f za - коефіцієнт, що враховує ослаблення гамма-променів за рахунок фотоелектричного поглинання; 'п - коефіцієнт ослаблення за рахунок процесу обра-тання пар;
о-коефіцієнт, що враховує ослаблення слідом-ствие комптонівського ефекту.
Коефіцієнт про в свою чергу може бути представ-льон у вигляді суми двох коефіцієнтів
де оа - коефіцієнт, що враховує поглинання енер-гии випромінювання при комптонівське розсіювання; os - коефіцієнт, що враховує ослаблення випромінюючи-ня за рахунок розсіювання гамма-квантів.
Відносини коефіцієнтів - і - характеризують
частку поглиненої і частку розсіяною енергії прямих ^ квантів в результаті їх комптонівського взаємодії з електронами речовини.
У табл. 3 наведені значення коефіцієнтів р, а також значення коефіцієнтів оа. as і'п в зависи-мости від енергії квантів для різних середовищ.
Досить часто ослаблення інтенсивності прямих гамма-променів характеризують не величиною коефі-цієнт р, а величиною шару половинного ослаблення d. Шар половинного ослаблення - це шар речовини, при проходжень якого інтенсивність гамма-променів умень-шается в 2 рази (рис. 10). Між коефіцієнтом р і шаром половинного ослаблення для даної речовини су-ществует проста зв'язок
Шар половинного ослаблення залежить, так само як і коефіцієнт р, від енергії гамма-квантів і властивостей ве-щества (щільність середовища, атомний номер). Для середовищ, що складаються з речовин з близькими атомними номерами, шар половинного ослаблення обернено пропорційний щільності середовища.
На рис. 11 показані шари половинного ослаблення в різних речовинах вузького паралельного пучка гамма-квантів з енергією 0,5; 1 і 2 МеВ.
З цього малюнка видно, що проникаюча спосіб-ність гамма-променів незмірно більше, ніж бета- і осо-бенно альфа-променів. Гамма-промені можуть пройти в повітрі
кілька сот метрів без значного ослаблення, в той час як альфа-частинки повністю поглинаються шаром повітря в кілька сантиметрів, а бета-частинки - кілька метрів. Шар алюмінію завтовшки 9 см ослаб-ляет гамма-промені (енергія гамма-кванта 1 МеВ) всього лише в 4 рази, бета-частинки тієї ж енергії повністю поглинаються шаром алюмінію товщиною 2 мм, а альфа- частинки - алюмінієвою фольгою товщиною в кілька сотих часток міліметра.
Якщо розрахунки ослаблення інтенсивності вузького парал-лельного пучка 7-променів ведуться, виходячи з шару половин-ного ослаблення dt
Наприклад, якщо шар половинного ослаблення дорівнює 1 см, то при проходженні випромінюванням шару завтовшки 10 см ослаблення інтенсивності одно
- = 2 10 1000 разів
1х
Інтенсивність розходиться пучка гамма-променів зменшується не тільки в результаті ослаблення випромінюючи-ня середовищем, а й за рахунок збільшення відстані від дже-ника.
На рис. 12 зображений точковий [1] джерело гамма-йзлу- чення, що випускає гамма-промені на всі боки одно-мірно. Нехай це джерело випускає N квантів в се-Кунда. Тоді, якщо середовище не послаблює випромінювань і испу-Скаем джерелом гамма-кванти мають одну і ту ж енергію, то интен- Сфера на відстані г живність / на відстані г дорівнює N 47ГГ
Таким чином, інтенсивність пря-мого випромінювання, ис-пускаемого точеч-ним випромінювачем, зменшується обернено пропорційно квадрату расстоя-ня.
З урахуванням ослаб-лення випромінювання середовищем інтенсивність дорівнює
Наведені вище формули дозволяють визначити інтенсивність прямого потоку гамма-квантів, інакше го--животворящою, ці формули отримані в припущенні, що всі розсіяні гамма-кванти викидаються з пучка. Насправді в міру проходження широкого пучка гамма-випромінювання через речовину в ньому безперервно зростає частка одноразово і багаторазово розсіяних гамма-квантів (рис. 9). В результаті «накопичення» рас-сіяного випромінювання його інтенсивність на досить великій глибині проникнення може виявитися у багато разів більше інтенсивності прямого потоку гамма-квантів.
Необхідно відзначити, що багато разів розсіяні гамма-кванти мають хаотичний характер поширеною-ня і їх енергія значно менше, ніж у прямих гамма-квантів. Тому в міру проходження через ве-суспільством широкий пучок гамма-випромінювання за рахунок збільшен-ня частки багаторазово розсіяних гамма-квантів втрачає первісну спрямованість, а «жорсткість» його зменшується.
Встановлення закономірностей проходження широкого пучка гамма-променів через речовину є складною за-дачею, так як необхідно враховувати не тільки збільшен-ня інтенсивності випромінювання за рахунок розсіяного потоку, але також і зміна «жорсткості» пучка.
В даний час створені методи, що дозволяють за допомогою наближених розрахунків врахувати розсіяне гамма-випромінювання. Істота цих методів зводиться до того, що розсіяні гамма-кванти замінюються деяким ко-лічеством прямих гамма-квантів, дія яких на середу еквівалентно розсіяному потоку.
Для цих цілей в формулу інтенсивності прямого через лучения вводиться поправочний множник В, названий-ний коефіцієнтом накопичення. Таким чином, фор-мула для визначення інтенсивності широкого парал-лельного пучка гамма-променів має вигляд 1х = В-1й е
де 1Х - інтенсивність сумарного потоку випромінювання (прямий потік + розсіяний потік);
- лінійний коефіцієнт ослаблення вузького пучка гамма-променів.
За фізичним змістом коефіцієнт накопичення В являє собою відношення інтенсивності сумарною-ного потоку (прямий + розсіяний потік) до інтенсивності прямого випромінювання. Іншими словами, цей коефі-цієнт показує, у скільки разів зростає інтенсив-ність випромінювання за рахунок розсіяного потоку гамма-кван-тов. При відсутності розсіяного випромінювання коеффіці-ент 5 = 1.
Величина коефіцієнта В залежить від глибини прони-Канія гамма-випромінювання в послаблює речовина, його со-става і від енергії прямого гамма-кванта. Зазвичай коеф-фициент В знаходиться за графіками або таблицями, де дається величина цього коефіцієнта в залежності від товщини послабляє шару для різних середовищ і енер-гий гамма-квантів (див. Наприклад, Гусєв Н. Г. Спра-вочнік по радіоактивним випромінюванням і захисту від них).