射线与物质的相互作用演示文稿.pptVIP

例： n + 14N → 14C + p 第一步： 核反应产生质子 第二步 ：质子对物质产生电离作用 人体有大量 H 和 N 原子 中子对人体电离效应严重 伤害也严重 n p 电离 14N 14C 1 2 (n,p)反应： 多粒子发射： 如(n,2n)、(n,np)等，这些反应的阈能较高，只有特快中子轰击靶核时才能发生。 本文档共41页；当前第30页；编辑于星期二\1点26分 （六）中子截面 特征： 中子与原子核之间的相互作用与?射线相似； 在一次相互作用中失去部分能量、或被吸收； 在单位路程上具有一定的相互作用几率，用截面描述； 没有射程的概念。 中子与原子核的作用，根据中子能量，可产生各种作用过程，用σs、σs’、σγ和σf，分别表示弹性散射、非弹性散射、辐射俘获和裂变的截面。 表示方式： 中子在介质中与介质原子的电子发生相互作用可忽略不计。 本文档共41页；当前第31页；编辑于星期二\1点26分 总截面σt应是所有可能各种反应截面之和： 其中辐射俘获和裂变等反应使中子被吸收，这些反应截面之和—σa定义为中子被吸收截面，即： 宏观截面： 中子和原子核的反应截面σ，在中子物理中常称为微观截面。 微观截面σ和靶物质单位体积内原子核数N的乘积，称为宏观截面，用符号Σ表示： —称为宏观总截面。 —称为宏观吸收截面。 —称为宏观散射截面。 本文档共41页；当前第32页；编辑于星期二\1点26分 宏观截面的物理意义： 中子束通过靶子的情形 考虑有一靶，其厚度为D，如右图所示。 初始入射中子束的强度为I0，穿过x距离后，中子束的强度变成I(x)。再穿过距离dx后，中子束的强度将进一步的减弱，强度的变化为： 上式除以I(x)，得到： 中子在x~x+dx内，与靶核发生相互作用的概率 本文档共41页；当前第33页；编辑于星期二\1点26分 中子束通过靶子的情形 Σtdx是中子在dx距离内与靶核发生作用的概率。 Σt的物理意义：中子在靶内单位程长中发生相互作用的概率。 Σa和Σs的物理意义： 宏观吸收截面Σa=Nσa的物理意义： 表示中子穿过物质单位厚度被吸收的概率。 宏观散射截面Σs=Nσs的物理意义： 表示中子穿过物质单位厚度被散射的概率。 宏观截面的常用单位是cm-1。 本文档共41页；当前第34页；编辑于星期二\1点26分 宏观截面的计算： 如前所述，微观截面σ和靶物质单位体积内原子核数N的乘积，称为宏观截面，用符号Σ表示： 靶由单一核素构成： 对靶物质只含一种元素的单一物质，其单位体积内原子核数N： 式中：ρ是物质的密度，A是质量数，NA是阿伏加德罗常数。 则对应的宏观截面Σ为： 本文档共41页；当前第35页；编辑于星期二\1点26分 靶由多原子分子构成： 对于多原子分子，设分子量为A，每个分子中第i种原子的数目为li，则单位体积内第i 种原子的总数Ni为： 设σi是中子和第i 种原子核发生某种反应的微观截面，则相应的宏观截面Σ为： 动能为1eV的中子，在氢核上的微观散射截面是20b，在氧核上的微观散射截面是3.8b，水的密度ρ=1g/cm3，分子量是18，这时中子在水中的宏观散射截面值是多少？ 例题： 本文档共41页；当前第36页；编辑于星期二\1点26分 射线与物质的相互作用演示文稿 本文档共41页；当前第1页；编辑于星期二\1点26分 射线与物质的相互作用 本文档共41页；当前第2页；编辑于星期二\1点26分  ***第4.6节 中子与物质的相互作用 本文档共41页；当前第3页；编辑于星期二\1点26分 一、中子的基本性质与分类 （一） 中子的基本性质 中子存在于除氢以外的所有原子核中，是构成原子核的重要组分。 自由中子是不稳定的。一个自由中子会自发地转变成一个质子、一个电子(??粒子)和一个反中微子，并释放出0.782MeV的能量。 自由中子的不稳定性 反映 中子的静止质量稍大于氢原子质量。 mn＝1.0086649u＝939.565300MeV/c2 mH＝1.007825u＝938.7830MeV/c2 因此贮存自由中子是不可能的。 本文档共41页；当前第4页；编辑于星期二\1点26分 中子的寿命： 自由中子(发生?－衰变)的半衰期为T1/2=10.60min 中子的电荷： 中子总体是电中性（不