吸收截面是吸收過程的概率的量度,指單射粒子被靶核吸收的概率,為總截面與散射截面之差。具體解釋就是一種運動中的粒子(或粒子系統)碰撞另一種靜止粒子(或粒子系統)時,如果在單位時間內通過垂直于運動方向單位面積上的運動粒子數為一,靜止粒子數也為一,則單位時間發生碰撞并合并為新核的幾率稱為吸收截面。此外,吸收截面也指某種物質對不同波長的光的吸收率,更廣泛地應用于量化特定粒子間相互作用的概率,如散射、電磁波吸收等,其中光被視為由粒子即光子組成。
簡介
吸收截面指單射粒子被靶核吸收的概率,為總截面與散射截面之差,符號為σ。
可由吸收系數除以沿入射方向上單位體積的吸收介質中所含分子的數目求得,σ大部分情況下稱為微觀截面,它與靶核的性質和中子能量有關:
σ=-?I/(英皮塔·朗那基特?x)式中,-?I/I為平行中子束與靶核發生作用的中子所占的份額,N?x是對應單位面積上的靶核數。
以不同的腳標來表示不同核反應的截面,如下標,s,e,in,γ,f,a,t 分別表示中子與原子核相互作用的散射,彈性散射,非彈性散射,輻射俘獲,裂變,吸收和總的反應截面,所以σ表示吸收截面。
吸收截面的量綱和面積相同。截面的幾何意義是:當兩個微觀粒子(或粒子系統)碰撞合并時,如果把其中一個看作是點粒子,把碰撞時的相互作用等效成某種極短程的接觸作用合并時,吸收幾率應正比于沿運動方向來看另一粒子(或粒子系統)等效的幾何截面,這個幾何截面就是吸收截面。
應用
在反應堆中,中子被重核(如U238核)吸收的難易程度由微觀吸收截面來衡量:
在低能區(E<1eV),微觀吸收截面與能量開方的倒數成正比,對于多數輕核,在中子能量從熱能一直到幾個keV甚至MeV的區間內,其吸收截面都近似的按1/v(中子速率)規律變化,對于重核核中等質量核,由于低能區由共振吸收作用發生,其吸收截面就會偏離1/v規律;
在中能區(1eV
在高能區,隨著中子能量的增加,共振峰間距變小,共振峰開始重疊,一直不再能夠分辨,微觀吸收截面隨著能量的變化,雖然有一定的起伏,單邊的緩慢平滑了而且截面數值很小。在物理學中,吸收截面不僅用于描述粒子與粒子之間的相互作用,還廣泛應用于描述光子與物質的相互作用,如電磁波的吸收。在這種情況下,吸收截面可以量化不同波長或能量的光被物質吸收的概率,從而在光學、光譜學和其他相關領域中發揮重要作用。
參考資料 >