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1、第五节第五节 射线与物质的相射线与物质的相互作用互作用n前面介绍了放射性核素会放出 、 、 和中子等射线。n掌握各种射线与物质相互作用的规律有三方面意义：n(1) 对射线进行必要的防护，以免对人体造成危害；、n(2) 对各种射线加以利用，使之用来治病、诊断和测厚、探伤及育种等等；、n人头核磁共振图人头核磁共振图考古断代考古断代n(3) 以便制造出各种有效的探测器械。n原子核在衰变过程中发出的各种射线通过物质时，将和物质发生的一系列相互作用。、n粒子 轨迹图n下面就原子核在衰变过程中发出的各种射线通过物质时，将和物质发生的一系列相互作用进行分类介绍。一、 射线与物质的相互作用：n 射线是电磁波，
2、波长比 X X 射线更短。 射线透过物质时将会逐渐减弱，其强度随吸收物的厚度按指数规律衰减： 、n 线衰减有两种原因，一是吸收，二是散射(改变方向，没有能量散失)，因此是由两部分构成的。n 光子进入物质被吸收的方式有以下几种：n光电效应、康普顿散射和电子对生成。n1光电效应 (photo electric effect)n 当 光子与物质中原子相互作用时，将其全部能量交给原子中的内层电子(主要是 K 壳层电子，也可以是 L 壳层或其他壳层的电子)，电子获得能量后，随即脱离原子而飞出。n光电效应 K 壳层电子获能后，飞出原子。K 层n光电效应 L 壳层电子获能后，飞出原子。L 层n光电效应中 释
3、放的电子 叫光电子。 当光电子的 能量等于或 略高于壳层电子与原子的结合能时， 发生这种过程的几率最大。n在医学上常用能量较低的 和 X 射线跟原子序数较高的物质作用时，光电效应往往占主导地位。n在光电效应中，由于发射了光电子的原子内壳层上出现了一个空位，因而该原子便处于激发态，但这一空位很快将被外层电子填充掉，并放出该元素的标识射线。 L层K 层 M层n所以，在光电效应发生时，照射的光子被消失，n伴随着出现光电子和元素的标识谱线。n模式图KrKn2康普顿散射效应 能量较大的 光子与原子中比较外层的、束缚不太紧密的电子相碰撞时， 光子将其部分能量传给较外层的电子，使之脱离原子成为反冲电子，而
4、光子由于损失一部分能量，就改变了频率和运动方向。nM 层电子飞出原子。光子损失部分能量，改变了频率和运动方向。M层n对于散射作用来说，入射光束在其前行方向上的射线强度有明显的减弱。n另一种散射过程是：n光子与原子核结合较紧密的内层电子碰撞时，光子只是改变其行进的方向，但光子的能量可以不损失。n原因 内层电子被原子核紧紧地束缚着，故只能吸收特定的能量。当光子的能量不足以把内层电子轰出原子时，内层电子也不会吸收能量。n光子只改变行进方向，但光子的能量不损失。K层n以上两种情况统称为散射。n只有光子的散射才能使射线在原来前行方向上的强度有所减弱。n物质中发生的大多数散射效应，是属于中等能量的光子。3
5、对电子生成 ( pairproduction ) 入射光子的能量大于两个电子的静止质量所对应的能量 ( 大于 1.02 MeV )， 光子经过原子核附近时，在原子核场的作用下会转化为一个正电子 ( positron ) 和一个负电子，这一现象叫做对电子生成。n光子能量一部分转变为正、负电子的 静止质量外，剩余能量转化为正、负电子的动能。 n虽然在真空中正电子是稳定的，但它在物质中却不能长期存在，n正电子与物质中的原子碰撞后将逐渐失去其动能。n4.电子对湮灭 ( pair annihilation ) 正电子与一个负电子结合，并一起化为两个反方向飞行的、同能量（0.511 MeV）的光子对。n轫
6、致辐射 当带电粒子深入物质后，受到原子核的阻挡，其速度突然锐减而将其损失的动能以光子的形式辐射出来。 n三、三、不同物质对各种射线的吸收：n1 1、粒子的 吸收n用两、三张普 通的纸，就可 把粒子吸 收掉。n2 2、粒子的吸收n阻止 粒子通过 吸收物的 厚度，决 定于该物 质密度和 电子的初 动能。n3、 粒子的吸收n射线对物质的穿透力，较、射线都强，n如镭的线透过 10 cm 厚的铅时，才减少到 0 . 5 以下(此时仍未被全吸收)，n在水中通过 1 . 5 m 时，仅减少约 1 左右。n粒子的防护n铅可阻止 粒子通过，n物质密度大 的厚铅可吸 收粒子。n4、中子射线的防护n中子不带电，当它通过物质时，不易直接引起电离和激发，n所以中子在物质中可以穿过很长距离。n实验表明，中子跟和它质量相接近的原子核碰撞时，损失能量最多，n故中子射线最易被含氢多的物质所吸收如水、石蜡、石墨、普通混凝土、普通土(含水10)等物质。第六节第六节 辐射剂量与辐射防护
