放射性地球物理第二章射线与物质相互作用

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1、放射性地球物理核技术与自动化工程学院第二章射线与物质相互作用第一节带电粒子与物质相互作用第二节伽玛射线与物质相互作用第三节伽玛射线在物质中的衰减第四节伽玛射线通过物质时谱成分变化第五节伽玛射线在物质中迁移第六节中子与物质相互作用核辐射的基本性质1.0086650n中子1.007276+1p质子005.486×10-4±1e±β4.00279+24Heα质量(u)电荷（e)符号种类载能的粒子:1有没有作用2具体的作用机制是什麽3有什麽样的规律4产生什麽样的结果αβ核辐射与物质的基本作用。。。。

2、。。。。。。。。。。。。。。。。。原子。。。αβγn物质：气体液体固体包括人体等微观粒子间碰撞有动量和能量的传递库仑作用1电离作用2电离效应第一节带电粒子与物质相互作用作用对象：原子（核外电子）原子核作用方式与核外电子发生非弹性碰撞与原子核发生非弹性碰撞与原子核发生弹性碰撞与核外电子发生弹性碰撞一、带电粒子与物质相互作用的一般特征第一节带电粒子与物质相互作用与核外电子发生非弹性碰撞带电粒子与核外电子的非弹性碰撞导致原子的电离与激发。引起能量的电离损失。1）电离一、带电粒子与物质相互作用的一般特征

3、自由电子正离子+库仑作用称为δ电子第一节带电粒子与物质相互作用与核外电子发生非弹性碰撞带电粒子与核外电子的非弹性碰撞导致原子的电离与激发。引起能量的电离损失。2）激发入射带电粒子传递给电子的能量较少，不足以使电子摆脱原子核的束缚而成为自由电子，但可以使原子从低能级状态跃迁到相对高能级状态，此时原子处于激发状态，此过程称为激发。激发态时间短——＞返回基态，即退激并发射出光子。一、带电粒子与物质相互作用的一般特征第一节带电粒子与物质相互作用与原子核发生弹性碰撞一、带电粒子与物质相互作用的一般特征带电

4、粒子靠近原子核时，由于库仑作用使入射粒子的速度和运动方向发生变化。入射粒子损失的部分能量转移给原子核，绝大部分能量由入射粒子带走。在此过程中不发射辐射。α粒子质量大，与核碰撞后运动方向变化小。β粒子质量小，运动状态改变大。而原子核获得的反冲能将使晶体原子位移，形成缺陷。核库仑作用反冲第一节带电粒子与物质相互作用与原子核发生非弹性碰撞一、带电粒子与物质相互作用的一般特征带电粒子靠近原子核时，由于库仑作用使入射粒子的速度和运动方向发生变化。伴随着发射电磁辐射，并大大减弱入射光子的能量，以辐射光子的形

5、式损失其动能，称为辐射损失。α粒子质量大，与核碰撞后运动方向变化小。β粒子质量小，运动状态改变大。核库仑作用反冲第一节带电粒子与物质相互作用与核外电子的弹性碰撞一、带电粒子与物质相互作用的一般特征带电粒子靠近原子时，由于与核外电子的库仑作用使入射粒子的速度和运动方向发生变化。入射粒子损失的部分能量转移给原子，在此过程种不发射辐射。与核外电子的弹性碰撞实际上应视为与整个原子的作用。这种作用只发生在极低能量的β入射粒子身上。原子库仑作用反冲第一节带电粒子与物质相互作用1、α粒子与物质相互作用的主要形

6、式二、α粒子与物质的相互作用α粒子是氦的原子核，带两个单位正电荷，质量数为4。α粒子与物质相互作用的主要形式是电离与激发。天然核素衰变放出的α粒子能量在4～8MeV。初始速度约在(1～2)×109cm/s。由于α为重粒子，与物质散射作用不明显，在气体中的径迹是直线。第一节带电粒子与物质相互作用2、α粒子的射程二、α粒子与物质的相互作用讨论：1、α粒子的射程用平均射程代表；2、α粒子是重粒子，射程涨落小。5MeVα粒子～1％；3、同一物质中，α粒子的射程与初始能量有关，能量大，射程长；4、4～8M

7、eVα粒子在空气中射程可以用经验公式计算：天然α粒子在空气中的射程有表可查。第一节带电粒子与物质相互作用2、α粒子的射程二、α粒子与物质的相互作用讨论：5、4～8MeVα粒子在其他物质中射程可以用它在空气中的射程，采用布喇格－克利曼经验公式计算：ni－原子量为Ai的元素所占百分比。第一节带电粒子与物质相互作用2、α粒子的射程二、α粒子与物质的相互作用讨论：6、天然α粒子在空气中的射程最大为8.62cm（212Po,能量8.785MeV）。7、相同能量的α粒子在不同物质中的射程不同。8、α粒子在液

8、体与固体物质中的射程为空气中的千分之一。实际上一张纸就可以完全挡住天然α粒子。1MeV的粒子穿透物质能力α1页β60页/本铅地下1-2米深铅室γn4580本中子源αβγ射线穿透物质能力αβγ射线穿透人体皮肤情况第一节带电粒子与物质相互作用3、α粒子与核外电子的作用二、α粒子与物质的相互作用α粒子产生的电离：原电离、次级电离原电离－由α粒子与原子壳层电子直接作用形成的电离次级电离－原电离中产生的电子继续与其他原子作用产生的电离平均电离能－每产生一对离子（包括原电离与次级电离）α粒子所损耗的平