【文章內(nèi)容簡介】 的發(fā) 射 方向 相反 ， 且發(fā)射 是 各向 同性 的。 ?射線與 射線的本質(zhì) —— 電磁輻射 ?X特征 ?射線： 湮沒輻射 ： 核能級躍遷 正電子湮沒產(chǎn)生 M e VE ??特征 X射線 ： 原子能級躍遷 軔致輻射 ： 帶電粒子速度或運動方向改變產(chǎn)生 射線與物質(zhì)相互作用 ?X 射線與物質(zhì)相互作用 特點： ?光子 是通過 次級效應(yīng) (一種 “ 單次性 ” 的隨機事件 )與物質(zhì)的原子或原子核外電子作用，一旦光子與物質(zhì)發(fā)生作用， 光子或者消失或者受到散射而損失能量 ， 同時產(chǎn)生 次級電子 ； 次級效應(yīng) 主要的方式有 三種 ，即 光電效應(yīng) 、 康普頓效應(yīng) 和 電子對效應(yīng) 。 ?? ?射線 與物質(zhì)發(fā)生不同的相互作用都具有一定的 概率 ，仍用 截面 這個物理量來表示作用概率的大小。而且， 總截面 等于 各作用截面之和 ，即： pcph ???? ???總截面 光電效應(yīng)截面 康普頓效應(yīng)截面 電子對效應(yīng)截面 關(guān)于截面的概念 ： 射線與物質(zhì)發(fā)生上述三種相互作用都具有一定概率，用 截面 這個物理量來表示作用概率的大小。 截面 的定義 ： 一個入射光子與單位面積一個原子發(fā)生作用的概率，其量綱為面積，常用單位為“巴（ b）” ?????228224 1011011 mcmb ?? ????（ 1） 光電效應(yīng) ： 光子與原子中的一個束縛電子作用，把能量全部交給電子，使電子從原子中發(fā)射出來，稱為光電子，光子消失。 光電子能量 其中， 為 層電子的 結(jié)合能，主要是 K層電子。 ie BhE ?? ?iB i光電效應(yīng) 光電子的能量 ire EEhv ????由 能量守恒 ： ?? hhvE ie ???ieE ???因此， 光電子能量 為： 光電效應(yīng) 是 光子 與 原子整體 的相互作用，而 不是 與 自由電子 的相互作用。否則 不能同時 滿足能量 和 動量守恒 。 （ 2）康普頓效應(yīng) 光子核外層電子的非彈性碰撞。光子的一部分能量交給電子，使 電子從原子中發(fā)射出來， 光子的能量和方向發(fā)生 改變。 為散射角； 為反沖角。 反沖電子能量 ： 與 有關(guān)，且呈連續(xù)能量分布。 ? ?? ?????c os1c os1202????hcmhEe? ??康普頓效應(yīng)過程圖示 康普頓散射圖示 動量守恒、能量守恒 ?量子同處于靜止狀態(tài)的自由電子發(fā)生相互作用，也稱為 康普頓效應(yīng) （ 3）電子對生成效應(yīng)： ?光子從原子核旁經(jīng)過，在核的庫侖場作用下， ?光子轉(zhuǎn)化成為正負電子對。 正負電子對的能量 ： 所以， 只有當(dāng) 射線 能量大于 才可能發(fā)生電子對效應(yīng) 。 202 cmhEE ee ??? ?? ??? ?M e Vcm 20 ?電子對湮沒過程圖示 （ 4） 三種效應(yīng)的相互關(guān)系 ① 對于低能射線和原子序數(shù)高的吸收物質(zhì) ， 光電效應(yīng)占優(yōu)勢； ② 對于中能射線和原子序數(shù)低的吸收物質(zhì) ， 康普頓效應(yīng)占優(yōu)勢； ③對于高能射線和原子序數(shù)高的吸收物質(zhì)，電子對效應(yīng)占優(yōu)勢。 （ 5）物質(zhì)對 ?射線的吸收 ① 窄束 ?射線強度的衰減規(guī)律 ??為光子與吸收物質(zhì)作用的截面； N為吸收物質(zhì)單位體積的原子數(shù)； I0為 ?射線入射強度 ； D為吸收物質(zhì)厚度 。 0IDIDx dx對上面的方程積分 ： 0( 0)I x I??在 x～ x+dx層內(nèi) 單位時間光子數(shù)的變化 為： dI I N dx????等于在該層物質(zhì)內(nèi) 單位時間發(fā)生的作用數(shù)。 0()NxI x I e ????光子束通過物質(zhì)時的強度為 ： 0DDI I e???其中 ： N??? ?0()xI x I e ???為線衰減系數(shù) 又稱為 宏觀截面 ?當(dāng)介質(zhì)厚度為 D: 可以證明 ，又稱 宏觀截面 N??? ?ANN A ?????? ??????][ 1?cm 線衰減系數(shù) 的物理意義為 ： 射線單位厚度物質(zhì)時發(fā)生相互作用的幾率 。 ???pcph ???? ???質(zhì)量衰減系數(shù) ： AN Am ????? ?? ??????gcm 2相應(yīng)質(zhì)量厚度表示為： ??? xx m??????2cmg 質(zhì)量衰減系數(shù) 與 即 物質(zhì)狀態(tài) 無關(guān)。 0()mmxmI x I e???? 用質(zhì)量厚度表示的優(yōu)點是便于測量。得到吸收規(guī)律的另一種更常用的表達式： m? 與帶電粒子不同， ? 射線沒有射程 的概念。窄束 ? 射線強度衰減服從 指數(shù)衰減規(guī)律 ，只有 吸收系數(shù) 及相應(yīng)的 半吸收厚度 的概念。 半值層（ HVL , Δ1/2 ） D1/2： 光子注量率減弱到入射注量率一半時的介質(zhì)厚度，即： ?2/1 ?D② 非窄束 ?射線強度的衰減規(guī)律 稱為積累因子 。 ? ? ? ? xeIExBxI ?? ?? 0,? ??ExB ,積累因子 B是為了考慮散射伽瑪?shù)挠绊懚氲膮?shù) 。 積累因子 B≥ 1；與 Eγ 、入射角度、材料性質(zhì) (σ /ρ )、材料厚度 D等有關(guān) ；可通過查表或經(jīng)驗公式 (如，Taylor 公式和 Berger公式等 )計算獲得。 中子及其與物質(zhì)相互作用 （ 1） 中子的 分類及性質(zhì) ② 中能中子 ： 1keV～ 。 ① 慢中子 ： 0～ 1KeV。 包括冷中子、熱中子、超熱中子、共振中子。 ③ 快中子： ～ 10MeV。 ④ 特快中子 ： 10MeV。 熱中子 ：與吸收物質(zhì)原子處于熱平衡狀態(tài)，能量為 ，中子速度 ~ 103m/s. （ 2） 中子源 a) 241AmBe中子源 。 屬于 (?,n)型中子源。由 241Am放射源放出的 ?粒子，打在 Be上發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生中子。 性能： 中子產(chǎn)額 —— 106/sCi T1/2＝ 433年； ① 同位素中子源 nCBe ??? 129?中子能量為 ~，平均 5MeV； n/?比 (中子 ?強度比 )為 10:1； b) (?,n)型中子源 。 利用 (?,n)反應(yīng)獲得中子。 優(yōu)點 ：中子能量單一； 缺點 ：中子產(chǎn)額低，裝置體積大。 c) 自發(fā)裂變中子源 自發(fā)裂變中子源為超鈾元素。以 252Cf (锎 )最常用。 1克 252Cf 發(fā)射中子率為 1013個中子。半衰期： T1/2(自發(fā)裂變 )＝ ， T1/2(?衰變 )＝。中子平均能量為 。 ② 加速器中子源 可以在相當(dāng)寬的能區(qū)內(nèi)獲得 單能中子源 。 主要反應(yīng) ： 對 放能反應(yīng) ，如 2H(d,n)3He， 3H(d,n)4He，當(dāng)入射氘核能量不高時 ( Td ?200keV )，反應(yīng)就可以有效進行，當(dāng) ?＝ 90?時，就可得到能量分別為 ~ ~14MeV的 單能中子 。 HendH 32 ),( M e VQ 2 6 ? M e VE n ?HendH 43 ),( M e VQ ? M e VE n 14? ③ 反應(yīng)堆中子源 寬中子能量 ： ~十幾 MeV 高中子通量： 21610 /10~10 cms ? （ 3） 中子與物質(zhì)的相互作用 a) 彈性散射 (n,n) 222222s i nc o s)( ????????????? ??mMmMmTTnn 中子與物質(zhì)的相互作用實質(zhì)上是中子與物質(zhì)的靶核的相互作用 。 ① 中子的散射 出射粒子仍為 中子 、剩余核仍為 靶核 。 出射中子的動能 ： 反沖核的動能 ： ?22 c os)(4nM TmMmMT??b) 非彈性散射 (n,n’?) 入射中子的能量損失不僅使靶核得到 反沖 ，且使靶核處于 激發(fā)態(tài) 。處于激發(fā)態(tài)的靶核退激時放出一個或幾個 特征 ?光子 ，在 核分析技術(shù) 中有重要的應(yīng)用。 當(dāng)反沖核為 質(zhì)子 (氫核 )時， M＝ m，上式變?yōu)椋? 當(dāng) ? = 0 時， 反沖質(zhì)子 能量最大 ， Tp = Tn ?2cosnp TT ? ② 中子的俘獲 a) 中子的 輻射俘獲 (n,?) 中子射入靶核后與靶核形成一個 復(fù)合核 ，而后 復(fù)合核 通過發(fā)射一個或幾個 特征 ?光子 躍遷到基態(tài)。這些特征 ? 光子 不同于 (n,n’?) 的特征 ? 光子。由于這些 ? 光子的發(fā)射與復(fù)合核的壽命相關(guān)，一般很快，故稱為“ 中子感生瞬發(fā) ?射線 ”，同樣在核分析技術(shù)中有重要的應(yīng)用。 當(dāng)發(fā)生 (n,?)反應(yīng)后， 新形成的核素 是 放射性的 ，就是常說的“ 活化 ”，測量活化核素的放射性可以用來測量中子流的注量率區(qū)分中子的能量范圍。 b) 發(fā)射帶電粒子的中子核反應(yīng) 如 (n,?)， (n,p)等，這些反應(yīng)在中子探測中應(yīng)用很多，成為 探測中子的主要手段 。 如 (n,2n)， (n,np)等，這些反應(yīng)的閾能較高，在 8～ 10MeV以上，只有特快中子才能發(fā)生。 c) 裂變反應(yīng) (n,f) d) 多粒子發(fā)射 ?1885年發(fā)現(xiàn) X射線 ——倫琴 ?1886年首次發(fā)現(xiàn) (從瀝青中提煉 ) 天然放射性鐳 （ Ra)——居里夫人 ?不久發(fā)現(xiàn)它能引起皮膚燒傷 ,使人和動物患眼病 ,毛發(fā) 脫落 ,白細胞減少等機體損傷 4 輻射防護及其量與單位 ?1913年 ——國家級防護組織最早出現(xiàn) ?1928年 ——第二次國際放射學(xué)大會上決定成立國際放射防護委員會（當(dāng)時名稱：“ 國際 X射線和鐳防護委員會 ”） ?1950年 ——它進行了改組，并改名為目前名稱：國際放射防護委員會 ICRP （ International Commission on Radiological Protection ） 輻射防護標準的歷史發(fā)展 ? 最早的防護標準 ——”紅斑劑量” ? 約 600倫 (琴 ) ?