核技术试验方法,第二章,第4、5节.pptVIP

2.5.4 电子对效应 当γ光子从原子核旁经过时，在原子核的库仑场作用下， γ光子转化为一个正电子和一个负电子，这个过程称为电子对效应。 根据能量动量守恒，只有γ光子的能量大于1.02MeV时，才能发生电子对效应.入射光子能量的一部分转变为正负电子的静止能量（1.02MeV）外，其余就作为他们的动能。 所以 才有可能产生电子对效应 ≈0 电子对效应的截面是入射光子的能量和吸收物质原子序数的函数。 可见：电子对效应是随着靶物质的原子序数Z和入射γ光子能量的增加而增加的。 2.5.5 γ射线的吸收 当γ光子穿过物质时，与吸收物质的原子一旦发生光电效应、康普顿效应和电子对效应，原来能量的γ光子就消失或散射后能量改变，并偏离原来的入射方向，即从原来的入射γ束中移去。 在原来入射方向上射线的强度减少：γ射线的吸收。 γ射线通过物质时,上述三种效应同时存在,只是作用几率不同。三种效应彼此无关。 单能准直束的减弱规律：指数规律 换算关系： 未穿过吸收物质时γ射线的强度 穿过吸收物质t时的γ强度 γ射线在吸收物质中的线吸收系数 单位：cm-1 γ射线在吸收物质中的质量吸收系数 单位：cm2/g 吸收物质的线厚度 单位：cm 吸收物质的质量厚度 单位：g/cm2 * 第二章 射线与物质的相互作用 第4节 β射线与物质的相互作用 第5节 γ射线与物质相互作用 第4节 β射线与物质的相互作用 一、电子的能量损失 1、电离损失 2、辐射损失 二、电子的散射 三、β射线的射程和吸收 四、正电子与物质的相互作用 * 主要作用形式有： 电离能量损失、辐射能量损失、多次散射 运动轨迹：不再是直线，而是十分曲折 β粒子 ：高速运动的电子 质量小 β粒子的特点 1、电离损失（与原子核外电子发生非弹性碰撞） 低能时： 高能时：应考虑相对论效应 其中E为入射电子的动能（总能量—静止能量） 2.4.1 电子的能量损失  1) 差别仅在与方括号内的第二项(修正项) (-dE/dx)e与粒子的速度v2成反比 相同能量时： Ve Vα β粒子的电离损失率比α粒子要小得多 射线穿透物质的本领比α粒子大得多 3) β粒子的电离本领较弱 电离损失率 β粒子 α粒子 β粒子的比电离 值较小 电离本领较弱 例如： 4MeVα粒子 在水中每微米产生3000对电子正离子对 1MeVβ粒子 在水中每微米产生 5对电子正离子对 结果（与α相比）： 电离本领弱、穿透力强 2、辐射损失（与原子核发生非弹性碰撞） 带电粒子接近原子核时，受核库伦场作用速度迅速减低，会以电磁波（光子）的形式辐射出来 轫致辐射 电磁辐射的强度正比于振幅的平方（ ） 轫致辐射的能量损失率： （m为入射粒子质量，E为入射粒子能量，z,Z分别为入射粒子的电荷数和靶物质的原子序数，N为单位体积中物质的原子数，r表示辐射损失） 对于电子有以下公式: 结论： 1）辐射能量损失率 与z2成正比，与m2成反比 速度相同的情况下，α粒子和质子的轫致辐射是电子的10-6 对于比质子更重的带电粒子的辐射能量损失完全可以忽略不计 2）辐射能量损失率 与Z2成正比 用重元素作靶物质时，易于发生轫致辐射 当要吸收、屏蔽β射线时，不宜选用重材料 3）辐射能量损失率与E成正比 电子能量低时，电离辐射占优势； 能量高时，辐射损失变得重要。 在相对论区，二者之比为： 2.4.2 电子的散射 β粒子与靶物质原子核库伦场作用时，只改变运动方向，而不辐射能量这种过程称为 弹性散射 1）电子的质量小，因而散射角可以很大（与α粒子相比，β粒子的散射大得多），而且会发生多次散射，最后偏离原来的入射方向。 2）入射能量越低，及靶物质原子序数越大，散射也就越