辐射剂量与防护a课件(2)资料演示教学.ppt

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1、辐射剂量与防护A课件(2)资料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射线与物质的相互作用辐射电离辐射非电离辐射：红外线、可见光、无线电波直接电离粒子：电子、质子、粒子、射线间接电离粒子：光子、中子电离辐射：凡是与物质直接或间接作用时能使物质电离的一切辐射。带电粒子、非带电粒子与物质相互作用特点带电粒子通过物质时，同物质原子中的电子和原子核发生碰撞进行能量的传递和交换。其中最重要作用是带电粒子非弹性碰撞直接使原子电离或激发。非带电粒子则一般通过次级效应产生次带电粒子使原子电离或激发。非带电粒子直接电

2、离和激发的概率非常低。(1)电离损失——与核外电子的非弹性碰撞过程入射带电粒子与靶原子的核外电子通过库仑作用，使电子获得能量而引起原子的电离或激发。电离——核外层电子克服束缚成为自由电子，原子成为正离子。激发——传递能量小时，使核外层电子由低能级跃迁到高能级而使原子处于激发状态，退激发光。带电粒子与物质的相互作用一种是外壳层电子向内壳层空位填补使原子回到基态，跃迁时多余的能量以特征X射线的形式释放出来；一种是多余的激发能直接使外层电子从原子中发射出来，这样发射出来的电子称为俄歇电子。退激带电粒子与物质的相互作用Bethe公式的讨论

3、:电离能量损失率与入射粒子电荷数平方成正比；:电离能量损失率随入射粒子速度增加而减小,呈平方反比关系；带电粒子与物质的相互作用:电离能量损失率与介质的原子序数正比，与介质的相对原子量成反比。阻止本领可以用量子力学理论给出计算公式（参考贝特公式）(2)辐射损失——与原子核的非弹性碰撞过程入射带电粒子到达靶原子核的库仑场时，其库仑引力和斥力会使入射带电粒子的速度和方向发生变化，伴随着发射电磁辐射(轫致辐射),从而造成入射粒子的损失---辐射损失。当b<

4、理学的观点，带电粒子将以正比于其加速度的平方，即正比于zZ2/M2的几率辐射电磁波，这就是轫致辐射。带电粒子与物质的相互作用软碰撞或“核”碰撞：b>>a，每次作用损失能量小。硬碰撞或“对面撞”：b与a同量级，每次作用能量损失大。其中b为径迹至原子的最近距离,a为原子半径。带电粒子与物质的相互作用X射线管和X光机产生的X射线就是轫致辐射。电视机显像管，电子打在荧光屏上产生软X射线。湮没过程:表明带电粒子的质量越大时，辐射损失越小。所以仅对轻带电粒子才重点考虑。电子的轫致辐射能量损失率比质子、粒子等大得多。:表明物质的原子序数越大、

5、带电粒子的电荷数越多时，辐射损失越大。在原子序数大的物质(如铅,Z=82)中，其轫致辐射能量损失比原子序数小(如铝Z=13)的物质中大得多。带电粒子的电荷、及质量吸收物质的原子序数Bethe公式的讨论:带电粒子与物质的相互作用带电粒子与靶原子核的弹性散射当b<

6、。几率非常小。这种相互作用方式只是在极低能量(100eV)的β粒子方需考虑,其它情况下完全可以忽略掉。（3）弹性散射带电粒子与物质的相互作用（4）核相互作用高能强子带电粒子可能与原子核发生核相互作用。例如几个MeV的质子与原子核发生（p,n）、（p,d）等核反应。（5）电子对生成入射带电粒子与靶核发生电磁相互作用，可能直接产生电子-正电子对。入射粒子的动能远远大于其静止能量时，这一过程才是重要的。高能电子，轫致辐射和核相互作用占优势。重带电粒子:主要考虑电离损失（电离和激发），因为质量越大，辐射损失越小。只有在入射能量很低时，才考

7、虑核阻止。轻带电粒子:电离损失和辐射损失。在低能时，电离损失占优势；在高能时，辐射损失变得重要了。轫致辐射，对高能粒子是损失能量的重要方式。带电粒子与物质的相互作用阻止本领（Stoppingpower）：总线阻止本领（Linearstoppingpower）S：dE是dl距离上损失能量的数学期望值。1.定义：总质量阻止本领（Massstoppingpower）S/ρ:质量碰撞阻止本领（Masscollisionstoppingpower）（S/ρ)c质量辐射阻止本领（Massradiativestoppingpower）（S/ρ

8、)r一般地：对应地：贝特等在经验公式的基础上，利用量子理论处理了带电粒子穿过介质时与电子碰撞而损失能量的问题，给出了质量碰撞阻止本领的计算公式。对于重带电粒子:对于电子和正电子:m0是电子的静止质量；c为真空中的光速；re代表电子的经典半径；NA是