核试验方法课件.ppt

《核试验方法课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章射线与物质的相互作用研究射线与物质的相互作用，在原子和原子核物理、固体物理、核辐射探测和防护、核技术应用和核能利用等许多领域中有着重要的意义。对许多有关物理现象的分析、解释，以及在应用和研究工作中实验方案和方法的确定，都要以此为基础。因此，射线与物质的相互作用，是核物理工作者和从事载能粒子束研究与应用工作者必须深入了解和熟练掌握的基础知识。学习背景：知识点：射线（核辐射）：泛指核衰变或核裂变放出的粒子和由加速器加速的离子或核反应产生的各种粒子。包括α、、p、d、t等重带电粒子、重离子和裂碎片射线，等轻带电粒子，γ、X射线

2、和中子等。物质：指各种化学元素，可以是单质，也可以是化合物或混合物；可以是气体、液体和固体状态（包括无定形、多晶体和单晶体）。主要内容：第一节带电粒子与靶物质原子的碰撞第二节重带电粒子与物质的相互作用第三节重离子与物质的相互作用第四节β射线与物质的相互作用第五节γ射线与物质的相互作用描述射线的特征量：种类、能量以及强度。第一节带电粒子与靶物质原子的碰撞一、带电粒子在靶物质中的慢化当一束准直的快速带电粒子，入射到靶物质（或称吸收物质和阻止物质）中，带电粒子与靶原子中的电子和与靶原子核发生库仑相互作用，主要是与靶原子中电子的碰撞。

3、碰撞时发生动量和能量转移，入射粒子的一部分动能转移给靶原子中的电子或靶原子核。所以入射粒子穿过靶物质时，要与靶物质的原子核和核外电子连续的发生碰撞，从而能量逐渐损失，速度减慢，这个过程叫慢化。带电粒子经过多次碰撞而不断损失能量，当速度减少到一定程度时，就会与靶物质发生电荷交换效应，俘获靶物质的电子，成为中性原子，停止在靶物质中，（d足够厚）入射粒子最后完全停留在靶物质，这个过程叫吸收。相互作用方式有下列四种：带电粒子与靶物质核外电子发生的非弹性碰撞带电粒子与靶物质原子核发生的非弹性碰撞带电粒子与靶物质原子核发生的弹性碰撞带电粒

4、子与靶物质核外电子发生的弹性碰撞所以，带电粒子在靶物质中的慢化过程，完全是由带电粒子与靶物质原子中的电子和与靶原子核发生各种相互作用的结果。二、带电粒子在靶物质原子的碰撞过程1.带电粒子与靶物质原子中核外电子的非弹性碰撞（主要方式电离损失）当带有电荷的粒子从靶物质旁掠过时，入射粒子和靶物质的核外电子两者之间的库仑力使电子受到吸引或排斥，从而使电子获得一部分能量，获得的这部分能量分成两种情况：1）传递的能量足够大电子→足以克服原子核的束缚→自由电子（靶原子→一个自由电子+失去了一个电子的正离子→电离）原子最外层电子最容易被电离受

5、核的束缚最弱电离过程中发射出的电子具有足够高的动能（δ电子）可导致二次电离被电离的是内层电子，则会出现内壳层空位，外层电子向内层跃迁的过程中就会产生X射线和俄歇电子在这种情况下：2）传递的能量不够大电子→不足以克服原子核的束缚→但可以使电子从低能级状态跃迁至高能级状态（使原子处于激发状态）→激发处于激发态的原子是不稳定的，通过跃迁返回到基态→退激放出光（可见光或紫外线）带电粒子与靶原子中的核外电子的非弹性碰撞，是带电粒子穿过物质时损失动能的主要方式。（这种相互作用引起的能量损失称为电离损失）2.带电粒子与靶物质原子核的非弹性碰

6、撞（主要方式辐射损失）当带电粒子靠近原子核时，它与原子核之间的库仑力作用使粒子受到吸引或排斥。结果：入射粒子的速度和运动方向发生改变，伴随发射电磁辐射（轫致辐射），并使入射粒子的能量有很大的减弱，损失的能量称为辐射损失。3.带电粒子与靶物质原子核的弹性碰撞（核碰撞能量损失）入射带电粒子靠近靶原子核时，由于它们之间库仑力作用使粒子受到偏转，改变其运动方向，但不辐射光子，也不激发原子核，满足能量和动量守恒要求，入射粒子要损失一部分动能，转移给原子核，使之反冲。1）绝大部分动能由入射粒子带走，运动方向被偏转2）靶核获得反冲能量→晶格

7、原子位移，形成缺陷，造成靶物质的辐射损伤3）发生几率：入射粒子能量很低时低速重离子入射时4.带电粒子与靶物质核外电子的弹性碰撞入射带电粒子与靶原子中核外电子的弹性碰撞，在核外电子的库仑作用，使入射粒子改变运动方向，损失微小一点动能，E<最低激发能，电子的能量状态不改变，是入射粒子与整个靶原子的相互作用。（只在Eβ在100eV时方才考虑）第二节重带电粒子与物质的相互作用载能重带电粒子入射到靶物质时，与靶物质发生的相互作用而损失能量与靶物质的核外电子的非弹性碰撞能量损失（电离损失或电子阻止）与靶原子核的弹性碰撞（核碰撞能量损失或核

8、阻止）一、重带电粒子在物质中的能量损失1.快速中带电粒子的能量损失快速重带电粒子穿过靶物质原子电子云时，与电子发生非弹性碰撞，是入射粒子的能量转移给电子，导致靶原子电离或激发。在作一定的假设后，由经典的弹性碰撞理论来讨论重带电粒子在靶物质中经过单位路程长度时的能量损失，及即量