第二章电离辐射及物质的基本相互作用[非密].ppt

第二章电离辐射与物质的基本相互作用 射线与物质的相互作用，是探讨电离辐射生物学作用的基础知识，是对其采取防护措施的理论依据，也是射线探测和剂量测量的理论基础。 电离辐射是由直接或间接电离粒子，或两者混合组成的任何辐射。直接电离粒子是指那些能直接引起物质电离的带电粒子，如电子、粒子和质子等。间接电离粒子是指能够产生直接电离粒子或引起核变化的非带电粒子，如、射线和中子等。 一、带电粒子与物质的相互作用 带电粒子包括电子（正负粒子）、粒子、质子、氘核、正负介子和超子等，这些粒子同介质的电子、原子和原子核通过库仑力、电磁力和核力而发生相互作用，相互作用过程分为弹性的和非弹性的。如果粒子在其相互作用前后动能之和保持不变，该过程为弹性的；在非弹性相互作用情况下，部分能量转给所形成的自由粒子或粒子。非弹性散射、原子的电离和激发、韧致辐射以及核的蜕变和激发就是这样的过程。 带电粒子穿过物质时，主要靠电离和激发物质中的原子来传递能量。 一、带电粒子与物质的相互作用 1、α射线与物质的相互作用 α射线实际上是高速运动的氦原子核，它由两个质子和两个中子组成，原子序数为2，质量数是4，具有两单位正电荷。相对电子来说，它的静止质量等于电子的7300多倍，通常被称作“重带电粒子”。因为α射线是具有两单位正电荷的氦原子核，而周围物质的原子又是由带正电的原子核和带负电的核外电子组成。因此， α射线进入物质后必然会与物质的原子核和核外电子发生相互作用。 一、带电粒子与物质的相互作用 2、α射线与核外电子的作用—原子的电离和激发 3、射线与原子核的作用 实验发现，射线与原子核可能发生的两种作用过程，一种使由于粒子与原子核同样带正电而相互排斥，发生散射作用，有时也叫库仑散射作用。另一种是由于射线进入原子核内部，通过核力作用使原子核发生变化，产生新的原子核，即核反应。 一、带电粒子与物质的相互作用 4、射线与物质的相互作用 β是由电子组成，带一个单位负电荷，质量很小，大约只有粒子的1/8000左右。它从物质中穿过时通过库仑力与物质的原子核作用，损失能量，而使原子电离或激发。在这个过程中，粒子不断损失能量，而最后停下来，因而它也有射程。射线从物质中穿过时，单位路程上损失的能量叫电离损失率。 一、带电粒子与物质的相互作用 5、原子核对粒子运动的影响—散射 粒子可与原子的电子发生库仑力作用，使原子电离或激发，也会与原子核发生作用，其结果是：由于原核质量很大，在作用过程中粒子交给原子核的能量不大，单由于粒子质量很小，因而在原子核的库仑力作用下会强烈地偏离原来的运动方向，这种现象称为原子核对入射的粒子的散射。 一、带电粒子与物质的相互作用 二、非带电粒子与物质的相互作用 二、非带电粒子与物质的相互作用 二、非带电粒子与物质的相互作用 二、非带电粒子与物质的相互作用 辐射在它通过物质时，在强度上发生损失，是下述五种过程组合得结果。这些过程是： A、光电效应； B、康普顿效应； C、电子对效应； D、核的光致蜕变； E、弹性散射； 而主要的是前三种。 二、非带电粒子与物质的相互作用 6、中子与物质的相互作用 中子不带电，是一种穿透能力很强的间接电离粒子。它与物质的相互作用只发生在原子核内，主要作用方式有弹性散射、非弹性散射和吸收三种。 * * *