第二章20射线与物质的相互作用.docVIP

第二章 reciprocity of Radial and matter 学时：6学时 基本内容： ① 基本概念：电离、激发、射程、平均电离能、能量损失、轫致辐射、光电效应、康普顿效应、电子对效应 ② 基础知识：带电粒子与物质相互作用的一般过程、带电粒子与物质相互作用的一般特点、α粒子与物质的相互作用、β粒子与物质的相互作用、以及电离能量损失、光电效应、康——吴散射、形成电子对效应、核辐射对人身体的影响、剂量当量的限值、防护基本原则和防护措施 重点、难点：α、β粒子与物质的相互作用过程和特点、光电效应的结果与仪器原理的关系、康——吴散射的作用与几率分配关系、γ射线在物质中的衰减规律、1、剂量当量的限值、防护基本原则 教学思路：先介绍带电粒子与物质的相互作用，然后讲解γ射线与物质相互作用的过程 。其中，与物质相互作用过程等部分详细讲解。最后知道核辐射对人身体所产生的影响。 主要参考书： ①程业勋、王南萍等编著《核辐射场与放射性勘查》，地质出版社，2005. ②吴慧山主编《核技术勘查》，原子能出版社，1998. ③李星洪等编著《辐射防护基础》，原子能出版社，1982 复习思考题： 1、比较钋的 粒子（）在空气中，铝中和铅中得射程。在空气中能量完全损耗能产生多少对离子？ 的射线谱得最大能量为1.17MeV，用铅屏蔽，吸收90%需要厚度（mm）是多少？ 试求的射线通过物质发生康普顿散射，其能量损失25%，问反冲电子能量多大？ 试求的射线（），通过厚度为5cm、10cm铅板时的衰减率。 测量射线的探测器与入射射线夹角成90度方向，分别使用（0.662MeV）和（1.114MeV）作放射源，分别以铝和铅作散射体，试问测得的散射相对强度如何？ 的粒子在空气中射程是4.62cm，试求在铅中射程？（铝的原子质量是27，密度为2.7g/cm3）。 如果入射光的波长为0.02cm，通过物质产生光电反应，计算在入射前进方向30度和90度方位得散射光子和反射电子的能量。 为什么粒子在空气中的路径时一条直线？ 用铝片作射线吸收实验，测得射程为1.05 g/cm2，求该射线的最大能量？ 已知线能量为3 MeV，如果吸收其能量得95%，应用多厚的铅板？ 第一节 带电粒子与物质的相互作用 一、α 粒子与物质的相互作用 α 粒子与物质的相互作用的过程主要为电离和激发 α 粒子电离能量的损失率（-dE/dx） 能量损失率又称为物质的阻止本领。 1）能量损失率与入射α粒子的速度关系密切；速度大，能量损失率低。 2）能量损失率与NZ成正比。 α 粒子在物质中的射程（R）：α 粒子在物质中运动，不断损失能量。当能量殆尽， 运动终止，所穿过的最大距离。 α粒子射程 对曲线A求微分得到曲线B，A曲线与横坐标的交点Rmax为最大射程。 二、β射线与物质的作用 β射线在物质中德主要作用过程是电离、轫致辐射和多次散射 1）电离与激发 2）轫致辐射 3）β射线的散射 4）β射线的射程和衰减 轫致辐射（又称轫致X射线）：β粒子（电子）接近原子核时，受到库仑场的作用，使速度迅速降低；一部份动能转变为电磁波（光子）；这种作用过程称为轫致辐射。 β射线的射程和衰减 实验结果表明，物质对β射线的吸收过可以近似用指数规律来表示： 第二节 γ射线与物质相互作用 一、光电效应 γ光子产生光电效应的截面是τa 则 式中：N可以由物质的密度ρ、原子质量数和阿伏加德罗常数L0求出，即 τ称为光电吸收系数，或光电吸收（效应）截面 不同γ光子能量时光电子分布 γ射线通过物质，与物质原子相碰撞，可能使全部能量传递给原子，入射的γ射线（光子）全部消失。能量在原子中分配，使结合能适当的电子获得能量克服原子核的束缚（结合能）发射出去，并使原子受到反冲。这样的作用过程称为光电效应，发射的电子称为光电子。 散射后能量不变的，仅改变运动方向的称为弹性散射（又称相干散射）； 散射后能量和运动方向都发生变化的散射，称为康普顿散射（又称非相干散射） 二、康普顿效应 康普顿效应示意图 入射γ射线与原子的壳层电子相碰撞，将一部分能量传给电