第二章電離輻射與物質(zhì)基本相互作用[非密]

1、 射線與物質(zhì)的相互作用，是探討電離輻射生物學(xué)作用的基礎(chǔ)知識(shí)，是對(duì)其采取防護(hù)措施的理論依據(jù)，也是射線探測(cè)和劑量測(cè)量的理論基礎(chǔ)。 電離輻射是由直接或間接電離粒子，或兩者混合組成的任何輻射。直接電離粒子是指那些能直接引起物質(zhì)電離的帶電粒子，如電子、粒子和質(zhì)子等。間接電離粒子是指能夠產(chǎn)生直接電離粒子或引起核變化的非帶電粒子，如、射線和中子等。 一、帶電粒子與物質(zhì)的相互作用一、帶電粒子與物質(zhì)的相互作用 帶電粒子包括電子（正負(fù)粒子）、粒子、質(zhì)子、氘核、正負(fù)介子和超子等，這些粒子同介質(zhì)的電子、原子和原子核通過庫(kù)侖力、電磁力和核力而發(fā)生相互作用，相互作用過程分為彈性的和非彈性的。如果粒子在其相互作用前后動(dòng)能之

2、和保持不變，該過程為彈性的；在非彈性相互作用情況下，部分能量轉(zhuǎn)給所形成的自由粒子或粒子。非彈性散射、原子的電離和激發(fā)、韌致輻射以及核的蛻變和激發(fā)就是這樣的過程。 帶電粒子穿過物質(zhì)時(shí)，主要靠電離和激帶電粒子穿過物質(zhì)時(shí)，主要靠電離和激發(fā)物質(zhì)中的原子來傳遞能發(fā)物質(zhì)中的原子來傳遞能量。一、帶電粒子與物質(zhì)的相互作用一、帶電粒子與物質(zhì)的相互作用 1 1、射線與物質(zhì)的相互作用射線與物質(zhì)的相互作用 射線實(shí)際上是高速運(yùn)動(dòng)的氦原子核，它由兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子組成，原子序數(shù)為2，質(zhì)量數(shù)是4，具有兩單位正電荷。相對(duì)電子來說，它的靜止質(zhì)量等于電子的7300多倍，通常被稱作“重帶電粒子”。因?yàn)樯渚€是具有兩單位正電荷的氦原子

3、核，而周圍物質(zhì)的原子又是由帶正電的原子核和帶負(fù)電的核外電子組成。因此， 射線進(jìn)入物質(zhì)后必然會(huì)與物質(zhì)的原子核和核外電子發(fā)生相互作用。一、帶電粒子與物質(zhì)的相互作用一、帶電粒子與物質(zhì)的相互作用 2、射線與核外電子的作用原子的電離和激發(fā) 3、射線與原子核的作用 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，射線與原子核可能發(fā)生的兩種作用過程，一種使由于粒子與原子核同樣帶正電而相互排斥，發(fā)生散射作用，有時(shí)也叫庫(kù)侖散射作用。另一種是由于射線進(jìn)入原子核內(nèi)部，通過核力作用使原子核發(fā)生變化，產(chǎn)生新的原子核，即核反應(yīng)。一、帶電粒子與物質(zhì)的相互作用一、帶電粒子與物質(zhì)的相互作用 4、射線與物質(zhì)的相互作用 是由電子組成，帶一個(gè)單位負(fù)電荷，質(zhì)量很小，大約只

4、有粒子的1/8000左右。它從物質(zhì)中穿過時(shí)通過庫(kù)侖力與物質(zhì)的原子核作用，損失能量，而使原子電離或激發(fā)。在這個(gè)過程中，粒子不斷損失能量，而最后停下來，因而它也有射程。射線從物質(zhì)中穿過時(shí)，單位路程上損失的能量叫電離損失率。 一、帶電粒子與物質(zhì)的相互作用一、帶電粒子與物質(zhì)的相互作用 5 5、原子核對(duì)粒子運(yùn)動(dòng)的影響、原子核對(duì)粒子運(yùn)動(dòng)的影響散射散射 粒子可與原子的電子發(fā)生庫(kù)侖力作用，使原子電離或激發(fā)，也會(huì)與原子核發(fā)生作用，其結(jié)果是：由于原核質(zhì)量很大，在作用過程中粒子交給原子核的能量不大，單由于粒子質(zhì)量很小，因而在原子核的庫(kù)侖力作用下會(huì)強(qiáng)烈地偏離原來的運(yùn)動(dòng)方向，這種現(xiàn)象稱為原子核對(duì)入射的粒子的散射。一、帶電粒子與物質(zhì)的相互作用一、帶電粒子與物質(zhì)的相互作用二、非帶電粒子與物質(zhì)的相互作用二、非帶電粒子與物質(zhì)的相互作用二、非帶電粒子與物質(zhì)的相互作用 輻射在它通過物質(zhì)時(shí)，在強(qiáng)度上發(fā)生損失，是下述五種過程組合得結(jié)果。這些過程是： A A、光電效應(yīng)；、光電效應(yīng)； B B、康普頓效應(yīng)；、康普頓效應(yīng)； C C、電子對(duì)效應(yīng)；、電子對(duì)效應(yīng)； D D、核的光致蛻變；、核的光致蛻變； E E、彈性散射；、彈性散射； 而主要的是前三種。而主要的是前三種。二、非帶電粒子與物質(zhì)的相互作用 6 6、中子與物質(zhì)的相互作用、中子與物質(zhì)的相互作用 中子不帶