第四章射线与物质的相互作用.pptVIP

* 高能电子与物质的相互作用 轫致辐射谱的分布是两头小中间大，其最大能量等于电子的能量，其强度的峰值约在电子能量一半的附近； β射线的轫致辐射谱是各能量轫致谱的叠加；强度最大处的能量约低于β谱的平均能量。 带电粒子通过靶物质时总的能量损失为电离损失和辐射损失之和： 电离损失与辐射损失之比为： 第30页，共80页，编辑于2022年，星期二 * 电子在几种物质中，以两种方式损失能量的比较 第31页，共80页，编辑于2022年，星期二 * 电子与物质的相互作用： 带电粒子穿过物质时，发射电磁辐射的现象，除了轫致辐射之外，还有另一种切伦科夫辐射。 切伦科夫辐射：高速带电粒子穿过物质(透明介质)时，引起径迹两旁的物质原子暂时极化。退极化时，会发射光子，称之为切伦科夫辐射。 切伦科夫辐射是一种连续光谱，波长从紫外区域延伸到峰值大约在420纳米的可见光部分，在红外或微波区域的光子发射量是可以忽略的。 在某种透明介质中产生切伦科夫辐射的阈值条件是： ，?是粒子运动的相对速度，n是介质的折射率 第32页，共80页，编辑于2022年，星期二 * 电子与物质的相互作用： ?粒子能够产生切伦科夫辐射的阈能与介质折射率的关系是： 如果透明介质是水，，能够产生切伦科夫辐射的阈能就是263keV。 第33页，共80页，编辑于2022年，星期二 切连科夫过程产生的光子有着确定形状的连续谱分布，和计数测量有关的主要部分处在近紫外到蓝色的区域。 切科可夫计数法测量?放射性核素的主要优点是：（1）直接在水溶液中测量，不需要加入有机闪烁液，成本低，无毒性；（2）制备测量样品简便；（3）测量瓶中可充满待测溶液，有效灵敏度高；（4）测量后的溶液可以回收；（5）不需要专门的测量仪器，普通液闪装置即可。 第34页，共80页，编辑于2022年，星期二 如果入射的β电子与靶物质原子核库仑场作用时，只改变运动方向，而不辐射能量，这种过程叫做弹性散射。 与α粒子相比，电子质量很小，散射角度会很大，经过多次散射，最后会偏离原来的运动方向。 入射电子的能量越低，靶物质原子序数越大，散射也就越厉害。当Ee10MeV时，弹性散射和非弹性散射同时存在。 第35页，共80页，编辑于2022年，星期二 * 电子与物质的相互作用： 在弹性散射中，核的静止能量EN＝0，根据能量守恒定律，散射电子的能量为： 散射电子只改变运动方向，而不辐射能量 入射电子穿过较厚的物质时，由于多次散射，运动方向会发生很大的偏转。80keV的电子，在空气中每前进1cm的路程，平均偏转51度，当偏转角90度时，进入吸收物质表面的电子，能从表面散射回来，称之为反散射。 反散射系数： 第36页，共80页，编辑于2022年，星期二 * 电子与物质的相互作用： 低能?电子在高原子序数Z且厚靶物质上的反散射系数?可能高达50%以上。在?射线的测量中要使用低Z物质，减少反散射对测量的影响。 反散射系数?随散射物质厚度的增加而增加，并达到一个饱和值。 饱和反散射厚度(质量厚度)的经验表达式为： 反散射系数?与反散射物质原子序数Z的关系: 反散射前后的能量关系为： 第37页，共80页，编辑于2022年，星期二 第38页，共80页，编辑于2022年，星期二 * 第四节 正电子与物质的相互作用 正电子通过物质时，也像负电子一样，与靶物质的核外电子和原子核相互作用产生电离损失、辐射损失、发生弹性碰撞(散射)。 能量相等的正、负电子，在物质中的能量损失和射程大体相同。 负电子在能量耗净时，就停留在物质中被吸收； 正电子的能量与周围物质达到热平衡时在径迹的末端，被靶物质负电子吸引而发生湮灭，会放出2－3个湮灭光子。 第39页，共80页，编辑于2022年，星期二 * 第四节 正电子与物质的相互作用 发生湮灭时，正负电子总动量为0，所以湮灭光子总能量等于正负电子静止质量： 实验证明，正负电子湮灭时，发射3个光子与发射2个光子的几率之比大约为1:1000 正电子寿命： 在气体中 ? 10－7s； 在固体中 ? 10－10s， 在金属中 ? (1-3)?10－10s 第40页，共80页，编辑于2022年，星期二 * 第五节 ?射线在吸收物质中的射程 ?粒子在物质中的电离能量损失率比?小，它比?粒子有更大的射程。 α粒子质量很大，碰撞后运动方向几乎保持不变，α粒子在物质中的运动轨迹近似直线，射程与径迹长度(即路程)近似相等； β电子的质量很小，在吸收物质中的径迹非常曲折。β电子在物质中的路程远大于射程(1.2 — 1.4倍)。 β电子入射到靶物质后，其能量损失的统计涨落较大，又