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電子動量變化一個入射帶電粒子與一個電子相碰所損失的能量（b）一個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個靶核所損失的能量碰撞電子數(shù)單位長度路徑上損失的能量最小碰撞參數(shù)估計電子獲得最大動量電子獲得的能量應(yīng)大于平均激發(fā)能I單位長度路徑上損失的能量最大碰撞參數(shù)估計量子理論結(jié)果（Bethe，非相對論近似）（1）與入射粒子的速度有關(guān)，與質(zhì)量無關(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（考慮到相對論修正））特點：靶物質(zhì)每個原子的阻止截面混合物每個分子的阻止截面（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，軔致輻射嚴重。不易用重元素防護b射線。電子受原子核庫侖作用加速運動過程中輻射的電磁波。2.切倫科夫輻射通常不是很嚴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)原子核庫侖場作用時，只改變運動方向，而不輻射能量的過程。對同種材料，入射電子能量越低，反散射越嚴重；對同樣能量的入射電子，原子序數(shù)越高的材料，反散射越嚴重。實驗結(jié)論：反散射的利用與避免1)對放射源而言，利用反散射可以提高β源的產(chǎn)額。給源加一個高Z厚襯底。2)對探測器而言，要避免反散射造成的測量偏差。使用低Z材料作探測器的入射窗和探測器。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、電子對效應(yīng)光子在