核物理基礎(chǔ)與輻射防護(hù)-文庫吧資料
2025-01-12 15:09本頁面
【正文】 ????212ln 202020, cmhvhvcmrec ??近似與入射光子能量無關(guān)，為常數(shù)。 20220530 38 2) 康普頓散射截面 入射光子 與 單個(gè)電子 發(fā)生 康普頓效應(yīng) 的 截面 稱之為 康普頓散射截面 。 (2) 散射角 ?＝ 180? 時(shí)， 散射光子能量最小 ，而 反沖電子能量最大 。 康普頓效應(yīng)主要發(fā)生在原子中結(jié)合的 最松的 外 層電子上 。在作用過程中，入射光子的 一部分能量 轉(zhuǎn)移給 電子 ，使它脫離原子成為 反沖電子 ，而光子受到散射，其運(yùn)動(dòng)方向 和 能量 都 發(fā)生變化， 稱為 散射光子。 )(??光電子角分布的特點(diǎn) ： (1) 在 ?＝ 0? 和 ?＝ 180? 方向 沒有光電子 飛出； (2) 光電子在 哪一 角度出現(xiàn)最大概率 與 入射光子能量有關(guān) ；當(dāng)入射光子 能量低 時(shí)，光電子趨于 垂直方向發(fā)射 ，當(dāng)光子 能量較高 時(shí)，光電子趨于 向前發(fā)射 。 相對(duì) 于 入射 ?光子方向 的角度。 采用 高 Z材料 可以有效阻擋 ?射線 。 20220530 31 光電效應(yīng)截面 小結(jié) ： 對(duì)于 選擇探測(cè)器 的 材料 的提示： 對(duì) 防護(hù)、屏蔽 ?射線 的提示： (1) 與吸收材料 Z的關(guān)系 5Zph ???光子能量越高 ， 光電效應(yīng)截面越小 。 20220530 30 20 cmh ???對(duì)： ，即非相對(duì)論情況 ? ?275520421 13227?????????????????????hZZhcmthk，經(jīng)典電子散射截面，又稱 Thomson截面 。 1) 光電子的能量 由 能量守恒 ： ie hvE ???ire EEhv ???? ieE ???因此， 光電子能量 為： 20220530 29 2) 光電截面 入射光子 與 物質(zhì)原子 發(fā)生 光電效應(yīng) 的 截面 稱之為 光電截面 。 因此 ， 光電效應(yīng)主要發(fā)生在原子中結(jié)合的 最緊的 K層電子上 。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(duì)效應(yīng)截面 20220530 28 光電效應(yīng) ?射線 (光子 )與物質(zhì)原子中 束縛電子 作用 ， 把 全部能量 轉(zhuǎn)移給某個(gè) 束縛電子 ， 使之 發(fā)射出去 (稱為 光電子 )，而 光子本身消失 的過程 ， 稱為 光電效應(yīng) 。 M e Vcmhh e 5 1 ??? ??20220530 26 探測(cè)學(xué)中 ?射線含義 —— 電磁輻射 ?X特征 ?射線： 湮沒輻射： 核能級(jí)躍遷 正電子湮沒產(chǎn)生 M e VE ??特征 X射線： 原子能級(jí)躍遷 軔致輻射： 帶電粒子速度或運(yùn)動(dòng)方向改變產(chǎn)生 ? 射線 與物質(zhì)的相互作用 20220530 27 特點(diǎn)： ?光子 是通過 次級(jí)效應(yīng) (一種 “ 單次性 ” 的 隨機(jī)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(shí)產(chǎn)生 次電子 ； 次級(jí)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(duì)效應(yīng)。 即： 2221 cmcmhh ee ?? ??? ?? 從 動(dòng)量守恒 出發(fā)： 湮沒前 正 、 負(fù)電子的 總動(dòng)量為零 ，則 ， 湮沒后 兩個(gè)湮沒光子的 總動(dòng)量也應(yīng)為零 。 20220530 25 正電子湮沒時(shí)一般放出 兩個(gè)光子 ，放出 三個(gè)光子 的概率僅為放出兩個(gè)光子概率的 ％。 正電子的特點(diǎn)是： 正電子湮沒放出光子的過程稱為 湮沒輻射 。 高速正電子進(jìn)入物質(zhì)后迅速被 慢化 ，然后在正電子徑跡的 末端 與介質(zhì)中的電子發(fā)生 湮沒 ， 放出 ?光子 。 使用 低 Z材料 作探測(cè)器的入射窗和探測(cè)器。 2) 對(duì) 探測(cè)器 而言，要 避免 反散射 造成的 測(cè)量偏差 。對(duì)低能電子在高原子序數(shù)的厚樣品物質(zhì)上的反散射系數(shù)可達(dá) 50％。由于電子質(zhì)量小，因而 散射的角度可以很大 ，而且會(huì)發(fā)生 多次散射 ，最后偏離原來的運(yùn)動(dòng)方向，電子沿其入射方向發(fā)生 大角度偏轉(zhuǎn) ，稱為 反散射 。 對(duì) 單能電子 ，初始能量相等的電子在各種材料中的射程 與 吸收體密度 的 乘積 近似為 常數(shù) ： )(m a x ERR m?? ?質(zhì)量厚度 表示的射程 ,單位為： 2/ cmgnm EER 4 1 2)( ?En ??M e VEM e V ??M e VEM e V 201 ??106530)( ?? EERm單能電子 在吸收介質(zhì)中的射程 Rm(mg/cm2)與其能量 E(MeV)之間的關(guān)系 (經(jīng)驗(yàn)公式 )： 20220530 20 對(duì) ?粒子 ，當(dāng)吸收介質(zhì)的厚度遠(yuǎn)小于 時(shí)， ?粒子的 吸收衰減曲線 近似服從 指數(shù)規(guī)律 ： m a x?RteItI ??? ?0)(?為吸收體的 吸收系數(shù) t 為 吸收體的 厚度 mm tm eItI ??? ?0)(?m為吸收體的 質(zhì)量吸收系數(shù) tm 為 吸收體的 質(zhì)量厚度 ??? tt m??? /?m20220530 21 ?射線在 鋁 中的 射程： 1 . 3 8m a x0 . 4 0 7RE???當(dāng) 時(shí)， max0 . 1 5 M e V 0 . 8 M e VE ???m a x0 . 5 4 2 0 . 1 3 3RE????當(dāng) 時(shí)， ma x0 . 8 M e V 3 M e VE ???其它典型物質(zhì)中 ?射線的射程： Ge ： R~E?max ， (mm, MeV) Al ： R~2E?max ，
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