放射物理与防护47讲解.ppt

放射物理与防护放射物理与防护第四章X(或γ)射线与物质的相互作用光电效应X射线与物质的相互作用X射线与物质相互作用的主要过程包括：光电效应(photoelectriceffect)康普顿效应(Comptoneffect)电子对效应(electronicpaireffect）三种主要过程损失能量的绝大部分。其他次要过程有相干散射、光核反应等。第二节X射线与物质相互作用的主要过程hvEi相干散射hv≥Ei光电效应hvEi康普敦效应hv≥2mec2电子对效应hv很高光核反应一、光电效应概念能量为hν的光子通过物质时，与原子的内层电子相互作用，将全部能量交给电子，获得能量的电子摆脱原子核的束缚成为自由电子(光电子)，光子本身被原子吸收的作用过程称为光电效应。1.光电效应放出光电子的原子所处的状态是不稳定的，其电子空位很快被外层电子跃入填充，随即发出特征X射线光子。特征X射线在离开原子之前，又将外层电子击脱，称为“俄歇电子”。在人体组织中特征X射线和俄歇电子的能量低于0.5keV，这些低能光子和电子很快被周围组织吸收。1.光电效应概念光电效应的实质是什么呢？物质吸收X射线使其产生电离的过程。由能量守恒定律知，发生光电效应时，入射X射线光子能量hν和光电子的动能Ee满足关系：式中EB为原子第i层电子的结合能，与原子序数和壳层数有关。2.光电效应发生几率①物质原子序数的影响：光电效应的发生与物质的原子序数的4次方成正比。内层电子比外层电子发生光电效应的几率高4-5倍。②入射光子能量的影响：≥电子结合能容易发生光电效应。如一个34keV的光子比100keV的光子更容易与碘的K层电子发生作用。光子能量愈大光电效应的发生几率迅速减小，与光子能量的3次方成反比。③原子边界吸收的影响。当入射光子能量hv增加到某一数值恰好等于原子轨道电子结合能时，吸收系数突然增加，这些吸收突然增加处称为吸收限。当光子能量等于原子轨道K电子结合能时，发生K边界限吸收；等于L结合能时，发生L边界限吸收；等于M结合能时发生M边界限吸收，吸收限3．光电效应中的特征辐射Ca是人体内Z最高的主要元素，它的K特征辐射只有4keV，远小于X线光子能量，在其发生后点几毫米之内就被吸收了。人体内其它元素的特征辐射的能量更小(0.5keV)。人体各组织由X线照射所产生光电效应的特征辐射将全被组织吸收。放射物理与防护