Взаимодействие ионизирующих излучений и потоков частиц с ядрами и внутренними электронными оболочками атомов

Заряженные частицы, ?-кванты и нейтроны, взаимодействуя с веществом, поглощаются или рассеиваются, что сопровождается ионизацией и возбуждением атомов, ядерными реакциями, нарушениями структуры вещества (радиационными дефектами).
Вероятность любого взаимодействия характеризуется эффективным сечением взаимодействия а данного процесса, например, поглощения, рассеяния, ослабления, ядерной реакции, захвата и т. п. Этот термин используют для любого вида взаимодействия частиц или квантов с атомами или ядрами, в соответствии с принятой в настоящее время моделью атома.
Эффективное сечение взаимодействия соответствует доле частиц или квантов, вызвавших то или иное взаимодействие в единичном объёме по отношению ко всем первичным частицам или квантам, попавшим на единицу площади облучаемого вещества, то есть оно характеризует вероятность процесса взаимодействия.
Смысл термина «эффективное сечение» дополнительно поясняется формулой, см2:

где N - число падающих частиц в течение определённого времени на единицу площади поперечного сечения вещества, имеющегося в слое толщиной dx n ядер или атомов; N' - число частиц, вступивших за тот же интервал времени в ту или иную реакцию либо во взаимодействие в слое толщиной dx (см) на поперечном сечении 1 см2.
Чем меньше сечение процесса, тем он реже происходит.
Величина эффективного сечения (или просто сечения) зависит как от природы и свойств вещества, так и от энергии, размеров, зарядов частиц и квантов.
Полученные экспериментальные значения ядерных сечений находятся в пределах от 10в-25 до 10в-23 см2 на ядро. Величина сечения, равная 10в-24 см , принята за единицу и называется барном.
Для получения надёжной информации можно использовать только те физические процессы, которые характеризуются достаточно высоким значением эффективного сечения взаимодействия с химическим элементом.