射线与物质的相互作用VIP免费

第二章射线与物质的相互作用reciprocityofRadialandmatter学时：6学时基本内容：①基本概念：电离、激发、射程、平均电离能、能量损失、轫致辐射、光电效应、康普顿效应、电子对效应②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、α粒子与物质的相互作用、β粒子与物质的相互作用、以及电离能量损失、光电效应、康——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重点、难点：α、β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——吴散射的作用与几率分配关系、γ射线在物质中的衰减规律、1、剂量当量的限值、防护基本原则教学思路：先介绍带电粒子与物质的相互作用，然后讲解γ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：①程业勋、王南萍等编著《核辐射场与放射性勘查》，地质出版社，2005.②吴慧山主编《核技术勘查》，原子能出版社，1998.③李星洪等编著《辐射防护基础》，原子能出版社，1982复习思考题：1、比较钋的粒子（Eα=5.3MeV）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β射线谱得最大能量为1.17MeV，用铅屏蔽，吸收90%需要厚度（mm）是多少？3、试求ThC的γ射线通过物质发生康普顿散射，其能量损失25%，问反冲电子能量多大？4、试求ThC的γ射线（E=2.62MeV），通过厚度为5cm、10cm铅板时的衰减率。5、测量γ射线的探测器与入射射线夹角成90度方向，分别使用137Cs（0.662MeV）和65Zn（1.114MeV）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α粒子在空气中射程是4.62cm，试求在铅中射程？（铝的原子质量是A=27，密度为ρ=2.7g/cm3）。7、如果入射光的波长为0.02cm，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α粒子在空气中的路径时一条直线？9、用铝片作β射线吸收实验，测得射程为1.05g/cm2，求该β射线的最大能量？10、已知γ线能量为3MeV，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、α粒子与物质的相互作用α粒子与物质的相互作用的过程主要为电离和激发α粒子电离能量的损失率（-dE/dx）2220204211ln2ln4IvmNZvmezdxdEion能量损失率又称为物质的阻止本领。1）能量损失率与入射α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。α粒子在物质中的射程（R）：α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。00)//(EdxdEdERα粒子射程对曲线A求微分得到曲线B，A曲线与横坐标的交点Rmax为最大射程。二、β射线与物质的作用β射线在物质中德主要作用过程是电离、轫致辐射和多次散射1）电离与激发2）轫致辐射3）β射线的散射4）β射线的射程和衰减轫致辐射（又称轫致X射线）：β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）；这种作用过程称为轫致辐射。β射线的射程和衰减实验结果表明，物质对β射线的吸收过可以近似用指数规律来表示：deII0第二节γ射线与物质相互作用一、光电效应γ光子产生光电效应的截面是τa则Na式中：N可以由物质的密度ρ、原子质量数和阿伏加德罗常数L0求出，即ALN/0τ称为光电吸收系数，或光电吸收（效应）截面不同γ光子能量时光电子分布γ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γ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弹性散射（又称相干散射）；散射后能量和运动方向都发生变化的散射，称为康普顿散射（又称非相干散射）二、康普顿效应康普顿效应示意图入射γ射线与原子的壳层电子相碰撞，将一部分能量传给电子，使获得的能量的电子沿γ射线入射方向成φ角射出...