电离辐射剂量学课件13.ppt

电离辐射剂量与防护肖德涛 光电效应 * 辐射防护和环境保护工学博士南华大学教授、博士生导师 TEL:0734-8282552E-mail Ⅱ r和x射线与物质的相互作用 一、r和x射线与物质的相互作用 1.作用类型与特点 （1）γ射线与x射线的定义（或产生） γ-rays：γ射线是由核和基本粒子转变（为核反应、核衰变、基本粒子衰变和基本粒子湮灭等）产生的电磁辐射光子。 x-rays：a.轫致辐射x射线。由带电粒子在原子核库仑场中慢化而产生的电磁辐射。 b.特征x射线。由原子电子能级改变而产生的电磁辐射。 （2）作用类型（按能量吸收的多少来划分） 完全吸收：光电效应、电子对生成、光 核反应和光介子生成等。 部分吸收：康普顿散射和核共振散射。 不 吸 收：弹性散射。 三种作用效应 光电效应 康普顿效应 电子对效应 产生次级电子 电离效应 次级电子使 物质原子电离 γ射线 第 1 步 初级作用 第 2 步 次级作用 （3）特点 与带电粒子比较，光子与物质相互作用的截面小得多，在 介质中可以穿行比较长的路程。 一次相互作用过程中光子损失的平均能量较大。 不能象带电粒子那样用阻止本领来研究不带电粒子在介质中的能量减少过程。 用新的参数来描述它们与物质相互作用（Cross section截面）、能量转移（energy transfer）和能量吸收（energy absorption）的几率。 2.三种重要作用（对能量转移和吸收的贡献而言） (1)Photoelectric effect(光电效应) 自由电子 作用机制 光子同(整个)原子作用把自己的全部能量传递给原子,壳层中某一电子获得动能克服原子束缚跑出来,成为自由电子，光子本身消失了。 γ + A ? A* + e- （光电子） 原子 ? A + X 射线 原子 受激原子 (2)Compton effect(康普顿散射) Compton scattering 散射光子hυ’ 反冲电子e 入射光子hυ θ φ 注：α=hυ/m0c2 (3)Pair production(电子对生成) Pair creation 电子对效应 能量≥1.02 MeV 的γ射线 与原子核作用可能产生一对正-负电子。 M ＋ γ → M + e+ + e- → γ1 + γ2 1.02 MeV me me 0.511MeV 0.511MeV 基本条件： γ射线能量 Eγ? 1.02 MeV 为什麽？ 能量转化成质量 M = E /C2 1）共同特点： a.存在角分布，且hv越大，光电子、反冲电子，生成电子越趋近入射光子方向。 b.能量转移截面可用光子能量转移为带电粒子（电子）动能的分数和相应的作用截面相乘获得。 2）相对重要性 3.Damping factor（衰减系数）、Energy transfer facter（能量转移系数）、Energy absorption factor（能量吸收 系数） (1)窄束衰减和衰减系数（Narrow beam attenuation and Damping factor） dN=-N μdx （μ为线衰减系数） N=N0e-μx 定义质量衰减系数为μ/ρ。 *