توهين أشعة Attenuation of γ  - rays :γ  

عند سقوط أشعة γ على كتلة من مادة ما فإنها تتفاعل معها من خلال التفاعلات جميعاً مما ينتج عنه توهين أو إضعاف لأشعة γ عند مرورها في المادة.

ويختلف التوهين الناتج للإشعاع باختلاف نوعم والمادة المار فيها. فقد وجد أن التوهين الناتج لأشعة α, β​ يختلف عن ذلك الناتج لأشعة γ ففي حين نجد أن أشعة α ، β تتفاعل بقوة مع المادة إلا أن اشعة γ تتفاعل تفاعلاً ضعيفاً معها. ومن ثم تقطع مسافات كبيرة في المادة بالمقارنة مع مسافة اختراق كل من أشعة β, γ.

يبين الشكل (1) تفاعل أشعة γ مع كتلة من المادة حيث تسقط حزمة من الأشعة شدتها I₀ على المادة. سيتفاعل بعض هذه الأشعة مع المادة عن طريق التفاعل الكهروضوئي ومن ثم يختفي هذا البعض. أما مجموعة أخرى من الأشعة فسوف تتفاعل عن طريق تشتت كمبتون وبالتالي تخرج هذه المجموعة من الحزمة أيضاً. أما المجموعة الثالثة فسوف تتفاعل عن طريق إنتاج الأزواج (حسب طاقة أشعة γ) وبالتالي ستختفي هي أيضاً. وفي نهاية الأمر تجد أن مجموعة معينة (بشدة قدرها I) سوف تنجح في اختراق المادة والوصول إلى الكاشف (كما بالشكل).

وهكذا نجد أنه عند مرور الأشعة في المادة يحدث توهين أو إضعاف لها. كما ويجب أن نوضح هنا حدوث نوعان من التوهين وهما:

1. توهين في عدد الفوتونات بعد مرورها في المادة وهذا ما يعرف بإضعاف أو إنقاص عدد الأشعة  Attenuation of γ  - rays.

2. توهين في طاقة الفوتونات بعد مرورها في المادة وهذا ما يعرف بإضعاف طاقة الأشعة أو امتصاصها في المادة Absorption of γ  - rays.

ويمكن يجاد العلاقة بين شدة الأشعة الساقطة على المادة وتلك النافذة منها، وذلك بافتراض عنصر سمك صغير (dx) كما هو مبين بالشكل (1) وأن كمية الأشعة المارة في هذا السمك هي dI فإننا نجد أن، dI تتناسب مع كل من dx وكمية الأشعة I. أي أن:

(1)     .....

والإشارة السالبة هنا تعني أن dI تقل كلما زادت dxوينتج أن:

(2)     .......

حيث μ هي مقدار ثابت يعرف بمعامل التوهين الخطي Linear Attenuation Coefficient وهو دالة في احتمال التفاعل (σ) ويعطي بالعلاقة:

(3)......... 

حيث N هي عدد الذرات/ وحدة الحجم من المادة الممتصة.

وبإعادة ترتيب معادلة (2) نجد أن:

وبأخذ تكامل الطرفين وتعيين حدود التكامل ينتج أن :

(4)     ........

أي أن:  

وتأخذ هذه المعادلة الصورة النهائية:

(5)     ........

وتوضح هذه المعادلة أن العلاقة بين سمك المارة الممتصة للإشعاع وشدته هي علاقة أسية كما يتضح من الشكل (2). ويقدر معامل الامتصاص الخطي بوحدات (m^-1) وذلك عندما يقدر السمك (x) بالأمتار.

الشكل (2)