射线与物质的相互作用 (2).ppt

电子径迹是折线 α粒子径迹是一条直线 5.3MeV(210Po)α粒子在空气中的射程3.83 cm 第63页，共99页，2022年，5月20日，1点3分，星期四 （三）韧致辐射 辐射能量损失： 带电粒子穿过物质时受物质原子核的库仑作用(与原子核的非弹性碰撞过程)，其速度和运动方向发生变化，会伴随发射电磁波，即轫致辐射。 韧致辐射所产生的电磁辐射是连续能量的X射线，其能量与入射带电粒子动能处于同一数量级。 原子核 入射粒子为单能粒子：产生的电磁辐射平均能量小于入射粒子的能量； 入射粒子为β粒子：产生的电磁辐射平均能量小于入射β粒子的平均能量； 第64页，共99页，2022年，5月20日，1点3分，星期四 辐射能量损失率 ： 单位路径上，由于轫致辐射而使入射带电粒子在靶物质中损失的能量。 量子电动力学计算表明，辐射能量损失率服从： 第65页，共99页，2022年，5月20日，1点3分，星期四 讨论： ⑴ ：辐射损失率与带电粒子静止质量m的平方成反比。所以仅对电子才重点考虑。即： 电子的辐射损失比α粒子、质子等重粒子大得多。 ⑵ ：辐射损失率与带电粒子的能量E成正比。即辐射损失率随粒子动能的增加而增加。 ⑶ ：辐射损失率与吸收物质的NZ2成正比。所以当吸收材料原子序数大、密度大时，辐射损失大。 因此高速电子打到重介质上容易产生韧致辐射，从而常用较低原子序数的介质（轻介质）去屏蔽韧致辐射射线。 第66页，共99页，2022年，5月20日，1点3分，星期四 当要吸收、屏蔽β射线时，不宜选用重材料。 当要获得强的X射线时，则应选用重材料作靶物质。 ⑷对电子，其辐射能量损失率为： 探测学中所涉及快电子的能量E 一般不超过几个MeV，所以，辐射能量损失只有在高原子序数(大Z)的吸收材料中才是重要的。 电子的两种能量损失率之比： E—入射电子的能量 E的单位为MeV Z—吸收材料的原子序数 第67页，共99页，2022年，5月20日，1点3分，星期四 当β粒子能量为10MeV，Z＝82(Pb)，电离能量损失率与辐射能量损失率近似相等。 天然放射性元素发生β衰变放出的β粒子，其能量一般小于3MeV： 与一般岩石(Z较小)等作用时，辐射损耗可以忽略不计； 但当β粒子通过介质的原子序数较高时，韧致辐射损耗仍占一定比例，实际工作中不可忽视。 Pb Al 例：214Bi的β粒子(E=3.17MeV)通过铅、铝介质时： E—入射电子的能量 E的单位为MeV Z—吸收材料的原子序数 第68页，共99页，2022年，5月20日，1点3分，星期四 当β粒子能量为3MeV时，它打到铅室上会产生韧致辐射射线，会增大本底计数值。 在β测置装置的铅室内壁，往往衬上一层轻物质屏（如铝屏或有机玻璃屏）以减少散射射线和韧致辐射射线。 引起的问题： 解决方案： ⑸ 韧致辐射射线也被用来作为低能X射线源： 轫致辐射释放的X射线，可作为X射线源，用于X射线荧光分析，也可用于X光透视。荧光屏也是利用轫致辐射原理制成。 如：氚(T)是β辐射体，其β粒子最大能量为18KeV，T发射β粒子打在钛靶或锆靶上，可产生n~n×10KeV的X射线。常把这一X射线用作较低能量的X射线荧光分析的射线源。 第69页，共99页，2022年，5月20日，1点3分，星期四 （四）线阻止本领 S 在核反应可忽略的能量范围内（不是高能电子） ，带电粒子主要的能量损失方式是碰撞电离损失和轫致辐射损失。 总的线阻止本领 S 为： 总的质量阻止本领 S/ρ 为： 单位：J m2 kg-1 ρ—靶物质的密度 第70页，共99页，2022年，5月20日，1点3分，星期四 （五）正电子（?+粒子）的湮没 正电子与物质发生相互作用的能量损失机制和电子相同。电子与物质相互作用的全部规律都适用于正电子与物质相互作用过程。 正电子的特点： 高速正电子进入物质后迅速被慢化，然后在正电子径迹的末端与介质中的电子发生湮没，放出?光子。 或者，它与一个电子结合成正电子素，即电子—正电子对的束缚态，然后再湮没，放出?光子。 湮没辐射： 正电子湮没放出光子的过程称为湮没辐射。 湮没光子： 正电子湮没时放出的光子称为湮没光子。 第71页，共99页，2022年，5月20日，1点3分，星期四 正电子湮没时一般放出两个光子(出射方向相反)，放出三