阻止能
電子的阻止能とは、媒質中を移動するイオンが媒質の束縛電子との非弾性衝突によって減速される効果を表す。「非弾性」という用語は衝突の過程で運動エネルギーが失われることを示している(失われたエネルギーは、媒質束縛電子とイオン電子雲の両者の励起に使われる)。線電子的阻止能は放出される二次電子の運動エネルギーに制限がない場合の線エネルギー付与(英語版)と一致する。
イオンが電子と衝突する回数は莫大なものであり、また媒質中を移動するイオンの荷電状態は常に変化しうるため、あらゆる可能な荷電状態についてあらゆる相互作用を考慮するのは非常に難しい。そこで電子的阻止能を、異なる荷電状態に対するあらゆるエネルギー損失過程の平均を表す単純な関数 Fe(E) として扱うことが多い。核子1個あたりのエネルギーが数百keVを超える領域では、数%の精度で関数 Fe(E) を理論的に決定することができる。その理論的な枠組みはいくつかあるが、ベーテの式がもっともよく知られている。核子1個のエネルギーが100 keVを下回る領域においては、電子的阻止能を解析的モデルによって決定することは困難になる。近年では、低エネルギー領域を含む幅広い範囲のエネルギーについて、リアルタイムの時間依存密度汎関数法によって様々なイオン=ターゲット系の電子的阻止能を正確に求めることが可能になっている。
核物理学および材料物理学における阻止能(そしのう、英: Stopping power)とは、荷電粒子(多くの場合アルファ粒子、ベータ粒子)が物質との相互作用によって減速しエネルギーを失う程度を表す量である。放射線防護、イオン注入、核医学、放射線治療・粒子線治療などの分野で重要な位置を占める。
質量阻止能は材料の密度にほとんど依存しない。
通常、阻止能は飛程(英語版)(粒子が停止するまでに飛ぶ距離)の終端に近づくにつれて増加し、最大値(ブラッグピーク)に達した直後にエネルギーがゼロに低下する。阻止能を材料深さの関数として表した曲線をブラッグ曲線と呼ぶ。放射線治療ではブラッグ曲線は実用上大きな意味を持っている。
5.49 MeVのアルファ粒子が空気中を飛ぶ間に阻止能が増加して最大値に達する様子を右上図に示す。このエネルギーの値は空気中にわずかに存在する気体状の天然放射性同位体ラドン (Rn) が放出するアルファ放射に相当する。
阻止能の逆数をエネルギーで積分すると、「連続減速近似(CSDA)」における平均飛程が求められる。
Δ x = ∫ 0 E 0 1 S ( E ) d E {\displaystyle \Delta x=\int _{0}^{E_{0}}{\frac {1}{S(E)}}\,dE}
ここで E0 は粒子が最初に持っていた運動エネルギー、Δx は飛程、S(E) は線阻止能である。
物質内でイオンがたどった全経路長にわたって阻止能を積分することで、周囲に与えられたエネルギーの総量が得られる。