1、 電離輻射跟物質(zhì)兩者的相互作用 在弄清晰電離輻射對(duì)人體產(chǎn)生的危害之前, 我們首先需要了解電離輻射和物體是如何相互作用的,現(xiàn)在說(shuō)明4種主要的電離輻射和物體相互作用的狀況, 即粒子, 粒子,射線(xiàn)(包括X射線(xiàn))和中子。 粒子 粒子是帶2個(gè)單位正電荷, 質(zhì)量數(shù)為4的氦原子核,是個(gè)帶電的粒子, 一般由質(zhì)量較重的放射性原子核放射,能量為不連續(xù)的, 能量通常為49 Mev。 粒子通過(guò)物質(zhì)時(shí), 能量轉(zhuǎn)移(損失)的主要方式是電離和激發(fā)。 在射線(xiàn)和物質(zhì)相互作用時(shí), 電離也是其他各種射線(xiàn)損失能量的主要方式。 粒子的射程特別短。 1個(gè)5Mev的粒子在空氣中的射程大約是3。5cm, 在鋁金屬中也只有23 m, 因此,一

2、般認(rèn)為粒子不會(huì)對(duì)人體造成外照耀的損害。 但當(dāng)其進(jìn)入人體的組織或器官時(shí), 其能量會(huì)全部被組織和器管所汲取,所以?xún)?nèi)照耀的危害時(shí)必需考慮的。 粒子 射線(xiàn)是高速運(yùn)動(dòng)的電子,帶有1個(gè)負(fù)電荷,質(zhì)量為氫原子質(zhì)量的1/1840,當(dāng)其和物質(zhì)相互作用時(shí),也會(huì)引起物質(zhì)原子的電離和激發(fā),粒子的質(zhì)量比粒子的質(zhì)量要小得多,所以1個(gè)與粒子的能量相同的粒子, 在同一種物質(zhì)中的射程要比粒子長(zhǎng)得多。例如,1個(gè)能量為5 Mev的粒子, 在空氣中的射程只有3。5cm, 而1個(gè)能量為5 Mev的粒子,在空氣中的最大射程可達(dá)20m。 與粒子不同,粒子穿過(guò)物質(zhì)時(shí),有明顯的散射現(xiàn)象,其特點(diǎn)是粒子的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生 了轉(zhuǎn)變。當(dāng)運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生大的轉(zhuǎn)變

3、(例如偏折)時(shí), 粒子的一部分動(dòng)能會(huì)以X射線(xiàn)的形式輻射出來(lái),這種輻射叫韌致輻射。韌致輻射的強(qiáng)度既與阻擋物質(zhì)的原子序數(shù)Z的平方成反比,還與射線(xiàn)的能量成正比。 由于對(duì)X射線(xiàn)的屏蔽要比對(duì)射線(xiàn)本身的屏蔽困難得多, 所以對(duì)射線(xiàn)的屏蔽,通常要選用原子序數(shù)比較低的物質(zhì),諸如像有機(jī)玻璃和鋁這樣的材料,作為射線(xiàn)的屏蔽物質(zhì),從而使得射線(xiàn)在屏蔽材料中轉(zhuǎn)變?yōu)轫g致輻射的份額較少。但對(duì)于放射性活度及粒子的能量均較高的輻射源,最好在輕材料屏蔽的后面, 再添加肯定厚度的重物質(zhì)屏蔽材料,以屏蔽掉韌致輻射。 射線(xiàn) 射線(xiàn)是不帶電的中性粒子(也即是電磁波), 其靜止質(zhì)量等于零,也稱(chēng)為光子。 當(dāng)射線(xiàn)和物質(zhì)相互作用時(shí),同帶電粒子與物質(zhì)的

4、相互作用狀況大不相同,射線(xiàn)不能使物質(zhì)直接電離和激發(fā),也沒(méi)有射程的概念。 射線(xiàn)與物質(zhì)相互作用有3種主要形式, 即光電效應(yīng),康普敦效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)。 能量較低的射線(xiàn), 在物質(zhì)中主要產(chǎn)生光電效應(yīng);中等能量時(shí),主要產(chǎn)生康普敦效應(yīng);而能量較高時(shí), 主要是電子對(duì)效應(yīng)。 3種效應(yīng)都會(huì)產(chǎn)生能使物質(zhì)的原子電離或激發(fā)的次級(jí)電子, 而次級(jí)電子在物質(zhì)中的射程不長(zhǎng),所以在考慮對(duì)射線(xiàn)的屏蔽時(shí),不需要另外實(shí)行防護(hù)措施。 這就是說(shuō), 3種效應(yīng)產(chǎn)生次數(shù)的多少,即是物質(zhì)汲取輻射多少的標(biāo)志。 理論和實(shí)踐都證明, 光電效應(yīng)正比于汲取物質(zhì)的原子序數(shù)Z的4次方,康普頓效應(yīng)正比于Z/A, 而電子對(duì)效應(yīng)正比于Z 平方。因此屏蔽射線(xiàn)時(shí),以采納

5、原子序數(shù)高的重物質(zhì)為最好,例如鉛。 中子 中子的質(zhì)量與質(zhì)子的質(zhì)量大約相等,并且中子與射線(xiàn)一樣也不帶電。 因此,中子與原子核或電子之間沒(méi)有靜電作用。 當(dāng)中子與物質(zhì)相互作用時(shí),主要是和原子核內(nèi)的核力相互作用, 與外殼層的電子不會(huì)發(fā)生作用。 中子與物質(zhì)相互作用的類(lèi)型主要取決于中子的能量。在輻射防護(hù)中,依據(jù)中子能量的凹凸,可以把中子分為慢中子(能量小于5 kev,其中能量為0。025ev 的稱(chēng)為熱中子), 中能中子(其能量范圍為5-100 kev), 和快中子(0。1-500Mev)3種。 中子與物質(zhì)的原子核相互作用過(guò)程基本上可以分為兩類(lèi):散射和汲取。散射又可以分為彈性散射和非彈性散射。慢中子與原子核作用的主要形式是汲取。中能中子和快中子與物質(zhì)作用的主要形式是彈性散射。對(duì)于能量大于10Mev的快中子。以非彈性散射為主。 在上述的中子和物質(zhì)的相互作用過(guò)程中,除了彈性散射之外,其余各種現(xiàn)象均會(huì)產(chǎn)生次級(jí)輻射。從輻射防護(hù)的觀點(diǎn)來(lái)看,是相當(dāng)重要的。在實(shí)際工作中,大多數(shù)狀況遇到的是快中子,快中子與輕物質(zhì)發(fā)生彈性散射時(shí),損失的能量要比與重物質(zhì)作用時(shí)多得多,例如,當(dāng)快中子與氫核碰撞