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文档简介

第五节

射线与物质的相互作用

前面介绍了放射性核素会放出α、β

、γ

和中子等射线。掌握各种射线与物质相互作用的规律有三方面意义：(1)对射线进行必要的防护，以免对人体造成危害；、、、、(2)对各种射线加以利用，使之用来治病、诊断和测厚、探伤及育种等等；、、人头核磁共振图(3)以便制造出各种有效的探测器械。原子核在衰变过程中发出的各种射线通过物质时，将和物质发生的一系列相互作用。、、、、粒子轨迹图一、γ射线与物质的相互作用：

γ射线是电磁波，波长比X

射线更短。γ

射线透过物质时将会逐渐减弱，其强度随吸收物的厚度按指数规律衰减：

、、γ

线衰减有两种原因，一是吸收，二是散射(改变方向，没有能量散失)，因此μ是由两部分构成的。

γ

光子进入物质被吸收的方式有以下几种：光电效应、康普顿散射和电子对生成。1．光电效应(photoelectriceffect)——

当γ

光子与物质中原子相互作用时，将其全部能量交给原子中的内层电子(主要是

K

壳层电子，也可以是

L

壳层或其他壳层的电子)，电子获得能量后，随即脱离原子而飞出。光电效应——

K

壳层电子获能后，飞出原子。K层2．康普顿散射效应

——

能量较大的γ

光子与原子中比较外层的、束缚不太紧密的电子相碰撞时，γ

光子将其部分能量传给较外层的电子，使之脱离原子成为反冲电子，而γ光子由于损失一部分能量，就改变了频率和运动方向。M层电子飞出原子。γ光子损失部分能量，改变了频率和运动方向。M层对于散射作用来说，入射光束在其前行方向上的射线强度有明显的减弱。3．对电子生成(pair

production)

——入射光子的能量大于两个电子的静止质量所对应的能量(大于1.02MeV)，光子经过原子核附近时，在原子核场的作用下会转化为一个正电子(positron)和一个负电子，这一现象叫做对电子生成。光子能量一部分转变为正、负电子的静止质量外，剩余能量转化为正、负电子的动能。虽然在真空中正电子是稳定的，但它在物质中却不能长期存在，正电子与物质中的原子碰撞后将逐渐失去其动能。4.电子对湮灭(pairannihilation)

——

正电子与一个负电子结合，并一起化为两个反方向飞行的、同能量（0.511MeV）的光子对。轫致辐射——

当带电粒子深入物质后，受到原子核的阻挡，其速度突然锐减而将其损失的动能以光子的形式辐射出来。

三、不同物质对各种射线的吸收：1、α粒子的吸收用两、三张普通的纸，就可把α粒子吸收掉。2、β粒子的吸收阻止β

粒子通过吸收物的厚度，决定于该物质密度和电子的初动能。3、γ

粒子的吸收γ射线对物质的穿透力，较α、β射线都强，如镭的γ线透过10cm

厚的铅时，才减少到0.5％

以下(此时仍未被全吸收)，在水中通过1.5m时，仅减少约

1％左右。γ粒子的防护铅可阻止γ

粒子通过，物质密度大的厚铅可吸收γ粒子。4、中子射线的防护中子不带电，当它通过物质时，不易直接引起电离和激发，所以中子在物质中可以穿过很长距离。实验

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