核辐射探测学VIP免费

辐射探测学基础射线与物质的相互作用射线与物质的相互作用——不带电粒子与物质相互作用、X射线X特征射线：湮没辐射：核能级跃迁正电子湮没产生MeVE511.0特征X射线：原子能级跃迁轫致辐射：带电粒子速度或运动方向改变产生特点：光子是通过次级效应(一种“单次性”的随机事件)与物质的原子或原子核外电子作用，一旦光子与物质发生作用，光子或者消失或者受到散射而损失能量。次级效应主要的方式有三种，即光电效应、康普顿效应和电子对效应。射线与物质发生不同的相互作用都具有一定的概率，仍用截面这个物理量来表示作用概率的大小。而且，总截面等于各作用截面之和，即：pcph总截面光电效应截面康普顿效应截面电子对效应截面1、光电效应PhotoelectricEffect射线(光子)与物质原子中束缚电子作用，把全部能量转移给某个束缚电子，使之发射出去(称为光电子photoelectron)，而光子本身消失的过程，称为光电效应。光电效应是光子与原子整体相互作用，而不是与自由电子发生相互作用。因此，光电效应主要发生在原子中结合的最紧的K层电子上。光电效应发生后，由于原子内层电子出现空位，将发生发出特征X射线或俄歇电子的过程。俄歇电子原子内层电子被激发电离形成空位，较高能级电子跃迁至该空位，多余能量使原子外层电子激发发射，形成无辐射跃迁，被激发的电子即为俄歇电子光电截面入射光子与物质原子发生光电效应的截面称之为光电截面。kph45k为k层光电截面理论上可给出的光电效应截面公式。20cmh对：，即非相对论情况27552042113227hZZhcmthk，经典电子散射截面，又称Thomson截面。20cmh对：，即相对论情况hZZhcmthk15.155204220238cmeth光电效应截面小结：对于选择探测器的材料：对防护、屏蔽射线：(1)与吸收材料Z的关系5Zph光子能量越高，光电效应截面越小。(2)与射线能量的关系phhv采用高原子序数的材料，可提高探测效率。采用高Z材料可以有效阻挡射线。2、康普顿效应ComptonEffect康普顿效应是射线(光子)与核外电子的非弹性碰撞过程。在作用过程中，入射光子的一部分能量转移给电子，使它脱离原子成为反冲电子，而光子受到散射，其运动方向和能量都发生变化，称为散射光子。康普顿散射可近似为光子与自由电子发生相互作用（弹性碰撞）。康普顿效应主要发生在原子中结合的最松的外层电子上。反冲角散射角hv入射光子vh散射光子eE反冲电子反冲角散射角hv入射光子hv入射光子vh散射光子vh散射光子eE反冲电子eE反冲电子对整个原子的康普顿散射的总截面hvhvZZecc2ln,Z大，康普顿散射截面大；入射粒子能量大，康普顿散射截面小。康普顿散射截面与入射光子能量的关系比光电效应要缓和。3、电子对效应PairProduction电子对效应是当入射射线(光子)能量较高(>1.022MeV)时，当它从原子核旁经过时，在核库仑场的作用下，入射光子转化为一个正电子和一个电子的过程。电子对效应除涉及入射光子与电子对以外，必须有第三者——原子核的参与，否则不能同时满足能量和动量守恒。电子对效应要求入射光子的能量必须大于1.022MeV。3)电子对效应的截面EZp2202cmhv当：时：电子对效应截面随Z的增加而增加，也随入射粒子的能量的增加而增加。当：稍大于时：hv202cmEZpln2屏蔽总结2Zp5Zph与吸收材料Z的关系1）2）3）Zc因此屏蔽γ射线时,以采用原子序数高的重物质为最好。•能量低、原子序数高——光电效应为主•中等能量——康普顿效应为主•能量高、原子序数高——电子对效应为主辐射探测器辐射探测器——气体探测器对于辐射是不能感知的，因此人们必须借助于辐射辐射探测器探测器探测各种辐射，给出辐射的类型类型、强度强度((数量数量))、能量能量及时间时间等特性。即对辐射进行测量。辐射探测器的定义：利用辐射在气体、液体或固体中引起的电离电离、激发激发效应或其它物理、化学变化进行辐射探测的器件称为辐射探测器辐射探测器。为什么需要辐射探测器？探测器按探测介质类型及作用机...