辐射剂量与防护A课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,第一章 电离辐射领域中常用的量和单位,第二节 相互作用系数,n,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。,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,:,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,ba,，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、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,b1.022MeV,),时，当它从原子核旁经过时，在,核库仑场,的作用下，入射光子转化为一个,正电子和一个电子,的过程。,M,M +e,+,+e,-,1,+,2,基本条件：,射线能量,E,1.02 MeV,为什麽？,射线,与物质的相互作用,入射光子的能量首先用于转化为,正负电子,对的静止能量，剩下赋予正负电子动能。,根据能量守恒，只有入射光子能量大于两倍电子的静止能量时，才能发生。同时能量和动量守恒需要过程有,第三者（原子核）,参加。,电子对效应之后伴随,正电子湮没,。,射线,与物质的相互作用,电子对效应截面,特点,：能量较低时，随光子能量线性增加，高能时，与光子能,量的变化就缓慢些。,射线,与物质的相互作用,光 电 效 应,康普顿散射,电子对效应,小结,:,中能、低,Z,，,康普顿散射,占优势。,低能、高,Z,，,光电效应,占优势；,高能、高,Z,，,电子对效应,占优势；,射线,与物质的相互作用,射线,与物质的相互作用,中子与物质的相互作用,1,),弹性散射,出射粒子仍为中子、剩余核仍为靶核。,出射中子的动能：,反冲核的动能：,2),非弹性散射,入射中子的能量损失不仅使靶核得到反冲，且使靶核处于,激发态,，处于激发态的靶核,退激,时放出一个或几个特征,光子。,49,2,、辐射俘获反应,中子射入靶核后与靶核形成一个,复合核,，而后复合核通过发射一个或几个,特征,光子跃迁到基态,。由于这些 光子的发射与复合核的寿命相关，一般很快，故称为“,中子感生瞬发射线,”,!,低能中子对组织中沉积能量最大的一种反应。热力学中子可以产生几十,MeV,的,射线。防护要十分关注。,中子与物质的相互作用,50,3,、,散,裂反应,(1),发射带电粒子的核反应,10,B,n,中子防护中常用硼、锂作吸收剂,中子与物质的相互作用,51,(2),裂变反应：,（,n,，,f,）反应,易裂变同位素：,233,U,，,235,U,，,239,Pu,，,241,Pu,可裂变同位素：,232,Th,，,238,U,，,240,Pu,放出约,200MeV,的能量,(3),多粒子发射,中子能量大于,8-10MeV,时，复合核发射多个粒子。,（,n,，,2n,）、（,n,，,np,）,中子与物质的相互作用,52,相互作用系数,1,、质量减弱系数、质量能量转移系数和质量能量吸收系数,3,个系数都是针对不带电粒子（,、,射线和中子）穿过物质时发生的物理现象而定义的。,它们分别量度：平均有多少粒子,减少,；平均有多少粒子,转移,为带电粒子的动能和平均有多少能量被物质所,吸收,。它们的单位都是,m,2,kg,-1,。,下面以,射线为例。,从物理意义上分析这三个系数的联系与区别。,射线穿物质时其注量率随着穿过的厚度的增加而指数衰减。称做线性吸收系数,，其单位为,cm,-1,，它表示,射线穿过单位厚度物质时发生相互作用的概率（或被吸收的概率），它包含了光电效应、康普顿效应和电子对效应总的贡献。,由于三种效应的作用概率都与入射光子的能量和作用物质的原子序数有关，所以,值也随,光子能量和介质原子序数,Z,而变化。,光子能量增高，吸收系数,值减小；介质原子序数高密度大的物质，线性吸收系数也高。,射线在物质中的减弱，通常是几种过程叠加的结果。,其中,、,、,分别表示光电效应、康普顿散射和电子对效应的的减弱系数。,1,）质量减弱系数,国际辐射单位与测量委员会（,ICRU,）作了如下定义,优点：它的数值不因材料的物理状态的改变而改变,相互作用系数,55,线能量转移系数：光子在吸收介质中穿行单位长度距离时，其能量在相互作用过程中转移为电子动能的份额。,质量能量转移系数,tr,/,2,）质量能量转移系数,相互作用系数,56,3,）质量能量吸收系数,线能量吸收系数,质量能量吸收系数,en,/,表示光子在物质中穿过单位质量厚度时，其能量被物质吸收的份额。,g,表示能量转换为轫致辐射的份额。,相互作用系数,57,通常用物质对带电粒子的,阻止本领,来描述带电粒子与物质相互作用的程度。,(1),碰撞阻止本领,带电粒子在电离、激发过程中损失的能量称为带电粒子能量的碰撞损失。根据入射带电粒子在物质中穿过路程的表示方式不同，它有两种表示方法。,2,、总质量阻止本领,线碰撞阻止本领,质量碰撞阻止本领,相互作用系数,(2),辐射阻止本领,带电粒子在韧致辐射过程中损失的能量称为带电粒子能量的辐射损失，根据入射带电粒子在物质中穿过路程的表示方式不同，它有两种表示方法。,线辐射阻止本领,质量辐射阻止本领,(3),总质量阻止本领,相互作用系数,学习愉快！,