第二章射线与物质的相互作用

1、第二章射线与物质的相互作用reciprocity of Radial end matter学时：6学时基本内容： 基本概念：电离、激发、射程、平均电离能、能量损失、轲致辐射、光电效应、康 普顿效应、电子对效应 基础知识：带电粒子与物质相互作用的一般过程、带电粒子与物质相互作用的一 般特点、a粒子与物质的相互作用、B粒子与物质的相互作用、以及电离能量损失、光电 效应、康一一吴散射、形成电子对效应、核辐射对人身体的影响、剂量当量的限值、防护 基本原则和防护措施咆点、难点：a、B粒子与物质的相互作用过程和特点、光电效应的结果与仪器原理的 关系、康一吴散射的作用与几率分配关系、丫射线在物质中的衰减规律

2、、1、剂量当量的 限值、防护基本原则教浄思路：先介绍带电粒子与物质的相互作用，然后讲解Y射线与物质相互作用的 过程。其中，与物质相互作用过程等部分详细讲解。最后知道核辐射对人身体所产生的影响。 主要参考书：程业勋、王南萍等编着核辐射场与放射性勘査，地质出版社，2005. 吴慧山主编核技术勘査，原子能出版社，1998. 李星洪等编着辐射防护基础，原子能出版社，1982复习思考题：1、比较针的粒子（哄二）在空气中，铝中和铅中得射程。在空气中能 量完全损耗能产生多少对离子2、RaE的B射线谱得最大能量为，用铅屏蔽，吸收90%需要厚度（mm） 是多少3、试求ThC的丫射线通过物质发生康普顿散射，其能量

3、损失25%,问 反冲电子能量多大4、试求ThC的丫射线（E=）,通过厚度为5cm> 10cm铅板时的衰减率。5、测量Y射线的探测器与入射射线夹角成90度方向，分别使用1S7Cs （）和“Zn （）作放射源，分别以铝和铅作散射体，试问测得的散射相对强度如何6、RaA的a粒子在空气中射程是，试求在铅中射程(铝的原子质量是 A=27,密度为 P =cm9) o7、如果入射光的波长为，通过物质产生光电反应，计算在入射前进方 向30度和90度方位得散射光子和反射电子的能量。8、为什么a粒子在空气中的路径时一条宜线9、用铝片作B射线吸收实验，测得射程为g/cma,求该B射线的最大 能量10、已知Y线

4、能量为3 MeV,如果吸收其能量得95%,应用多厚的铅板教学内容提要：第一节 带电粒子与物质的相互作用一、a粒子与物质的相互作用a粒子与物质的相互作用的过程主要为电离和激发a粒子电离能量的损失率(-dE/dx)(dE4宀4 (2/hov2 )f1小_、NZIn+ ln_0_V dx )ion mov-I /1-02能量损失率又称为物质的阻止本领。1) 能量损失率与入射a粒子的速度关系密切；速度大，能量损失率低。2) 能量损失率与NZ成正比。a粒子在物质中的射程(R)： a粒子在物质中运动，不断损失能量。当能量殆尽, 运动终止，所穿过的最大距离。R = f° dEI(-dEldx)JE

5、o对曲线A求微分得到曲线B, A曲线与横坐标的交点也为最大射程。二、B射线与物质的作用B射线在物质中德主要作用过程是电离、轲致辐射和多次散射1）电离与激发2）轲致辐射3）B射线的散射4）B射线的射程和衰减轲致辐射（又称轨致X射线）：B粒子（电子）接近原子核时，受到库仑场的作用，使 速度迅速降低；一部份动能转变为电磁波（光子）；这种作用过程称为轲致辐射。B射线的射程和衰减实验结果表明，物质对B射线的吸收过可以近似用指数规律来表示：第二节Y射线与物质相互作用一、光电效应Y光子产生光电效应的截面是t a则r = raN式中：N可以由物质的密度P、原子质量数和阿伏加德罗常数Lo求出，即N = p Lq

6、 IA丫称为光电吸收系数，或光电吸收（效应）截面”光子入射方向-3 110°100u 90Q 80# 70° 6F110100908017萨60不同Y光子能量时光电子分布Y射线通过物质，与物质原子相碰撞，可能使全部能量传递给原子，入射的Y射线（光 子）全部消失。能量在原子中分配，使结合能适当的电子获得能量克服原子核的束缚（结 合能）发射出去，并使原子受到反冲。这样的作用过程称为光电效应，发射的电子称为光 电子。散射后能量不变的，仅改变运动方向的称为理性散射（又称相干散射）；散射后能量和运动方向都发生变化的散射，称为旅普濒妳（又称非相干散射）入射Y射线与原子的壳层电子相碰據，

7、将部分能量传给电子，使获得的能量的电子 沿Y射线入射方向成角射出原子之外。损失能量之后的光子成。角方向散射出去。如果入射丫射线能量为E “散射能量为反冲电子能量为E。根据能量和动量守恒定律，三者关系为:Ey = E# + E°E E t=COS& + WCOS0 > c cE, sinOnsin©式中：m为反冲电子以速度v运动时具有的质童c为光速；、.mv为丫射线. 散射射线和反冲电子的动能。三. 电子对效应当入射光子的能量大于2口子时，入射丫光子在库仑场作用下能量完全被吸收，电子从 负能级跃迁到正能级，同时放出一对正、负电子，这就是电子对效应。能量关系为：£ +E；+2woc2=£y式中： 2moc2 =.022MeVEg、E；、Er分别为电子、正电子、入射丫射线的能量。四、Y射线在物质中的衰减光子在物质中穿行一段距离时，有的与物质发生了相互作用，有的则没有发生。经过相 互作用的光子数可用发生相互作用的几率来表示。线衰减系数就是入射光子在物质中穿行 单位距离时，平均发生总的相互作用的几率。若吸收物质单位体积中原子数为N,密度为P,入射初始Y射线强度（照射量率）为 I。,在物质厚度为x处，测得丫射线强度为I;则