1 核衰变类型 《辐射防护概论》课件.pptVIP

二、射线与物质的相互作用 本质：能的转移与吸收 带电粒子 非带电粒子 直接电离（初级） 间接电离（次级）60%-80% 线辐射阻止本领 非带电粒子与物质的相互作用 不带电，质量接近质子，自由中子不稳定，12min， 来源： 同位素 反应堆 加速器 2）非弹性散射 (n,n’?) * 2. 光核反应 光核反应：光子与原子核发生反应，有阈能。 常见的光核反应： （γ，n）、 （γ，p）、 （γ，2n）及 （γ，pn）等 典型的光核反应阈能（MeV） * X、γ射线与物质的相互作用的其他过程 1. 相干散射 光子作为电磁波具有波粒二象性； 干涉现象的条件：相干光源 劳厄（Laue）发现X射线的相干散射现象， 在0.0005~0.2MeV，相干散射主要是瑞利散射。 瑞利散射（Rayleigh），与束缚得很牢固的电子的弹性散射，束缚电子吸收光子跃迁，随后又发出一个能量相同的散射光子。 X、γ射线与物质的相互作用 截面与Z2成正比，并随能量增大而急剧减小； 低能时不可忽略，小角度散射。 * 质量衰减系数、质能转移系数及质能吸收系数 1. 质量衰减系数 ?/? 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。 式中： ?－线衰减系数，cm-1； ?－光电线衰减系数； ?e－总康普顿线衰减系数； ?coh －相干散射线衰减系数； ?－电子对线衰减系数； 质量衰减系数 ?/?： 线衰减系数 ?： X、γ射线与物质的相互作用 单位：cm-1 * 2. 质能转移系数 ?tr /? 线能量转移系数?tr： 穿行单位距离，光子转移为带电粒子的动能占总能量的份额。 质能转移系数 ?tr /?： X、γ射线与物质的相互作用 穿行过单位质量厚度，射线把能量转移给电子的份额 * 3. 质能吸收系数 ?en /? 光子转移给带电粒子的能量有一部分会由于韧致辐射损失掉。 质能吸收系数 ?en /?： 式中： g－次级电子由于韧致辐射而损失的能量的份额 X、γ射线与物质的相互作用 （二）中子与物质的相互作用 1、中子的分类 2) 中能中子：1KeV～0.5MeV。 1) 慢中子：0～1KeV。包括冷中子、热中子、超热中子、共振中子。 3) 快中子：0.5MeV～10MeV。 4) 特快中子：10MeV。 热中子：与吸收物质原子处于热平衡状态，能量为0.0253eV，中子速度~2.2×103m/s. 1. 中子的散射 1) 弹性散射 (n,n) 中子与物质的相互作用实质上是中子与物质的靶核的相互作用。 出射粒子仍为中子、剩余核仍为靶核。 能量不高时，与轻核作用，原子核反冲 角度不同，传能不同 与氢对碰 100% 与石墨 28.4% 与重核 2% 入射中子的能量损失不仅使靶核得到反冲，且使靶核处于激发态。处于激发态的靶核退激时放出一个或几个特征?光子，在核分析技术中有重要的应用。 * 1. ? 衰变 ?1 ?2 ?3 一、核衰变类型 核转变同时放出射线 2. ? 衰变与电子俘获 (1). ?- 衰变 (2). ?+ 衰变 (3). 电子俘获 (E.c) E.c ?- ?+ 辐射，同质异能跃迁 3. 伴随性 内转换：有时不发射光子，把多余的能交给核外电子，电子脱离束缚而发射 * （一）带电粒子的种类和物理性质 带电粒子种类： 带电粒子 电子：核外电子 β射线：原子核发出的高速电子 质子 α粒子 带电粒子与物质的相互作用 * 带电粒子与物质相互作用的主要过程 主要过程 电离和激发 韧致辐射 * 1. 电离、激发和碰撞阻止本领 带电粒子 轨道电子 库仑相互作用 电离 激发 nuclear k L M Exciting inter electron High speed electron 2、特征X射线的产生原理 特征X线的产生过程 高速电子进入靶物质后，其动能被靶原子内壳层电子获得，一部分用来脱离原子核束缚作功（逸出功）；另一部分变成逸出后电子的动能。 当电子逸出后，原子内壳层就出现了空位，外壳层电子将向内壳层填充，辐射的电磁波（ X线）由两能级差确定 E2- E1= hf21 电离损失——与核外电子的非弹性碰撞过程 入射带电粒子与靶原子的核外电子通过库仑作用，使电子获得能量而引起原子的电离或激发。 电离——核外层电子克服束缚成为自由电子，原子成为正离子。 激发——使核外层电子由低能级跃迁到高能级而使原子处于激发状态，退激发光。 当入射带电粒子与核外电子发生非弹性碰撞，以使靶物质原子电离或激发的方式而损失其能量，我们称它为电离损失。 * 碰撞阻止本领 线碰撞阻止本领 （linear collision stopping power）： 带电粒子在介质中每单位路径长度上电离损失的平均能量。 质