第1章——射线与物质相互作用技巧.ppt

核辐射测量与防护;辐射防护是做什么的？;;;;;辐射损伤; ;辐射防护基本任务：保护环境、保障从事放射性工作的人员和一般居民的健康与安全、保护他们的后代、促进原子能事业的发展。;考核方式;教学内容;参考书;第1章 射线与物质的相互作用;1.1 α粒子与物质相互作用;1.1.2 粒子与物质相互作用;;库仑力作用：自由电子、 离子 自由电子与离子构成离子对。 这种使物质中性原子变成离子对的过程称为电离。 原电离——入射粒子直接作用引起的电离 次级电离——由原电离产生的电子如果具有足够的动能，它也能使原子电离→δ电子。;带电粒子通过物质时，壳层电子获得的能量不足以使壳层电子脱离轨道，则从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，即原子由基态转入高能态，这种过程称为激发。 原子退激——激发态的原子不稳定，处在高能态的电子要跳回低能态轨道来，以发射光子的形式放出相应的能量 。——原子发光现象 ;电离和激发两过程构成了重带电粒子在碰撞过程中的主要能量损失。----电离能量损失 ----------------电子阻止 核阻止; 阻止本领公式（Bethe-Bloch公式）;(1) 　　　　与重带电粒子电荷数的平方成正比。如果α粒子和质子的速度相等，物质对α粒子的阻止本领是对质子阻止本领的4倍。带电粒子的电荷愈多，能量损失率愈大，穿透能力也就愈弱。 (2)　　　　 与带电粒子的质量无关。原因在于重带电粒子的质量比电子质量至少大1800倍。重带电粒子的质量与电子质量相比，都可以近似地被看成是无穷大。因此，重带电粒子的质量的确切数值就对阻止本领没有影响了。 ;(3) 　　　　 与重带电粒子的速度有关。当速度较小时，可以近似地认为电离能量损失率与速度的平方成反比，对数项的数值影响不大；当速度比较高时，　项变化很小，对数项的影响较大。当两种粒子的速度相等时，即具有相同的E/m和相等的电荷，则两种粒子在同一靶物质中的阻止本领就相同。例如质子、氘核和氚核，它们的质量不同，如果它们的速度一样，则它们在同一物质中的阻止本领就一样。 (4) 　　 与物质的电子密度NZ成正比。物质密度越大，物质中原子的原子序数越高，则此种物质对重带电粒子的阻止本领也越大。 ;阻止本领表达式重要结论－3：;四、比电离--电离密度（ionization density );五、射程;带电粒子的射程和路程 ;;?粒子射程公式;相同能量的同一种带电粒子在不同物质中的射程有经验公式： 式中ρa和ρb、Aa和Ab分别为物质a和物质b的密度与相对原子量。 ;在其它物质中的射程R可用在空气中的射程R0进行换算，其公式如下： 式中，A和ρ分别表示吸收物质原子的质量数和密度（单位为g/cm3），R的单位为cm。 ;问题一： 已知5MeV的α粒子在空气中的平均射程是3.5cm，求其在铝和铅中的平均射程？;α粒子能/MeV;1.2 β射线与物质相互作用;1.2.1 β射线的产生和特点;快速电子或β射线（正电子和电子）与物质发生三种相互作用：非弹性散射、弹性散射和轫致辐射。 由于电子的静止质量约是α粒子的1/7000，所以它与物质相互作用及在物质中的运动轨迹都与重带电粒子有很大差异。 快速电子在物质中的损失一般需考虑电离损失和轫致辐射损失。电子与原子核库仑场作用发生非弹性碰撞，产生轫致辐射，能量为几个MeV的电子在铅中的轫致辐射能量损失率接近电离损失率。;阻止本领公式;快速运动电子通过原子核附近时，受到原子核库仑电场的作用，速度大小和运动方向都发生变化，一部分能量以电磁波的形式辐射出来，这种辐射称为轫致辐射。;电子打在荧光屏上产生X射线 电视机显像管;辐射能量损失率公式：;辐射能量损失率表达式重要结论：;;20MeV的电子穿过 时，辐射损失和电离损失之比是多少? ;β粒子的多次散射;多次散射和反散射 电子穿过物质时先后受到许多原子核的弹性散射作用，称为“多次散射”。 电子在物质中的行程较大，散射次数愈多，电子的偏转就显著。电子经过多次散射，最终散射角可以大于900，甚至可能是折返去，这种大于900的散射称为反散射。 ; 在β放射源的活度测量中，为了减少散射的影响，放射源的衬托物、支架等都利用原子序数Z低的物质，这是因为Z低，原子核的库仑场作用小一些。 在进行β源活度的绝对测量时，必须对放射线的反散射衬托物的反射因素造成计数的增长予以修正，利用β射线的反散射计数变化与散射体厚度的关系，可以做成反散射厚度计来测量各种金属薄层及胶片、塑料布等材料的厚度，这是射线反散射技术的一项专门应用。;;非弹性散射;1.2.3 吸收和射程 ;1.2.3吸收和射程;1.2.3吸收和射程; α射线与β射