原子核物理課件楊福家第五章(2014春)

第5章

射線與物質(zhì)相互作用重帶電粒子與物質(zhì)相互作用射線與物質(zhì)相互作用

射線與物質(zhì)相互作用中子與物質(zhì)相互作用§5.1重帶電粒子與物質(zhì)的相互作用電離損失是能量損失的主要方式。一、載能重帶電粒子與物質(zhì)中的能量損失電離能量損失:重帶電粒子與介質(zhì)原子的核外電子間的非彈性碰撞使原子發(fā)生激發(fā)或電離，損失能量。阻止本領(lǐng)：（經(jīng)典近似）ze,M,ve,mfyfxrb電子動(dòng)量變化一個(gè)入射帶電粒子與一個(gè)電子相碰所損失的能量（b）一個(gè)入射帶電粒子所損失的能量dxdbbv靶核質(zhì)子數(shù)Z，單位體積內(nèi)有n個(gè)靶核所損失的能量碰撞電子數(shù)單位長(zhǎng)度路徑上損失的能量最小碰撞參數(shù)估計(jì)電子獲得最大動(dòng)量電子獲得的能量應(yīng)大于平均激發(fā)能I單位長(zhǎng)度路徑上損失的能量最大碰撞參數(shù)估計(jì)量子理論結(jié)果（Bethe，非相對(duì)論近似）（1）與入射粒子的速度有關(guān)，與質(zhì)量無(wú)關(guān)（2）正比于入射粒子電荷數(shù)的平方（3）正比于nZ，即密度高、原子序數(shù)高的物質(zhì)的阻止本領(lǐng)大Bethe-Bloch公式（考慮到相對(duì)論修正））特點(diǎn)：靶物質(zhì)每個(gè)原子的阻止截面混合物每個(gè)分子的阻止截面（XiYj）二、阻止截面三、單位質(zhì)量厚度能量損失混合物（XiYj）a粒子在空氣中的射程a粒子在其它物質(zhì)中的射程四、重帶電粒子的射程五、能量損失歧離與射程歧離一束單一能量帶電粒子穿過(guò)一定厚度的介質(zhì)后，透射粒子的能量不在單一，呈一定的分布，稱能量岐離。能量損失歧離射程分布曲線射程歧離§5.2

射線與物質(zhì)的相互作用一、電子電離能量損失Bethe公式電子與介質(zhì)原子的核外電子間的非彈性碰撞使原子發(fā)生激發(fā)或電離，損失能量。二、電子輻射能量損失1.軔致輻射軔致輻射能量損失與Z2、n成正比，電子束入射重元素，軔致輻射嚴(yán)重。不易用重元素防護(hù)b射線。電子受原子核庫(kù)侖作用加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中輻射的電磁波。2.切倫科夫輻射通常不是很嚴(yán)重電離能量損失率與輻射能量損失率的關(guān)系為：三、β射線射程單能電子：外推射程。β射線：最大射程。β粒子在物質(zhì)中的吸收（t<R)μ為線性吸收系數(shù)，也稱為線性衰減系數(shù)。四、電子的散射與反散射反散射電子沿其入射方向發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)。彈性散射電子與靶物質(zhì)原子核庫(kù)侖場(chǎng)作用時(shí)，只改變運(yùn)動(dòng)方向，而不輻射能量的過(guò)程。對(duì)同種材料，入射電子能量越低，反散射越嚴(yán)重；對(duì)同樣能量的入射電子，原子序數(shù)越高的材料，反散射越嚴(yán)重。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：反散射的利用與避免1)對(duì)放射源而言，利用反散射可以提高β源的產(chǎn)額。給源加一個(gè)高Z厚襯底。2)對(duì)探測(cè)器而言，要避免反散射造成的測(cè)量偏差。使用低Z材料作探測(cè)器的入射窗和探測(cè)器。五、正電子與物質(zhì)作用電子湮滅§5.3g

射線與物質(zhì)的相互作用一、光電效應(yīng)二、康普頓效應(yīng)Ee總截面三、電子對(duì)效應(yīng)光子在