成理工核輻射測量方法講義02射線與物質(zhì)相互作用_第1頁
成理工核輻射測量方法講義02射線與物質(zhì)相互作用_第2頁
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文檔簡介

另一方面射線損耗的能量使物質(zhì)的分子或原子產(chǎn)生電離或激發(fā)。2.1.1帶電粒子與物質(zhì)相互作用的一般特征具有一定能量的帶電粒子,入射到靶物質(zhì)時(shí),之間的庫侖力的作用,使電子受到吸引或排斥,從而使電子獲傳遞給電子的能量足以使電子克服原子核的束縛,并脫離原子子就分離成一個(gè)自由電子和一個(gè)失去了一個(gè)電子的原子——正電離。原子最外層的電子受原子核的束縛最弱,故這些電子最程中發(fā)射出來的自由電子,稱為δ電子。有的δ電子具有足夠它原子發(fā)生作用。當(dāng)內(nèi)層殼層電子被電離后,在該殼層留下電如果入射帶電粒子傳遞給電子的能量較少,不足以使成為自由電子,但可以使原子從低能級狀態(tài)躍遷到相對高于激發(fā)狀態(tài),這種過程稱為激發(fā)。處于激發(fā)態(tài)的原子是不短時(shí)間以后,原子便從激發(fā)狀態(tài)躍遷回到基態(tài),這種過程帶電粒子與核外電子的非彈性碰撞,導(dǎo)致原子12.與原子核的非彈性碰撞帶電粒子靠近原子核時(shí),它與原子核之間的庫排斥,其結(jié)果使入射粒子的速度和方向發(fā)生改變。這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)電磁輻射,并大大減弱入射粒子的能量。當(dāng)入射帶電粒子與原子時(shí),以輻射光子的形式損失其動(dòng)能,被稱為輻射損失。α粒子質(zhì)量較大,與原子核碰撞后,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變不大。β粒子質(zhì)量較小,與原子核碰撞后,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變很顯著。因此,β粒子與物質(zhì)相互作用時(shí),輻射損失是其重要的一種能量損失形帶電粒子與原子核的非彈性碰撞,除了改變粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和輻射光子外,α粒子、質(zhì)子和其它離子還可以使原子核誘發(fā)到激發(fā)態(tài),這個(gè)過程稱為庫侖激發(fā)。但發(fā)生這種作用方式的相對幾率較小,本書將不于考慮。3.與原子核的彈性碰撞在彈性碰撞中,帶電粒子靠近原子核時(shí),同非彈性碰撞一樣,由于庫侖力作用,粒子同樣受到偏轉(zhuǎn)而改變其運(yùn)動(dòng)方向,但不輻射光子,也不激發(fā)原子核。按照入射粒子和原子核之間的能量和動(dòng)量守恒原則,入射粒子損失一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)移給原子核。碰撞后,絕大部分動(dòng)能仍由入射粒子帶走,這樣,帶電粒子在物質(zhì)中可繼續(xù)進(jìn)行多次彈性碰撞。同樣,由于β粒子比α粒子輕,所以,在彈性碰撞中,β粒子的偏轉(zhuǎn)比α粒子嚴(yán)重。帶電粒子與原子核之間所發(fā)生的彈性碰撞,是與物質(zhì)的輻射損傷相聯(lián)系的,原子核獲得反沖能量,可以使晶體原子位移,形成缺陷。4.與核外電子的彈性碰撞入射帶電粒子也會(huì)與核外電子發(fā)生彈性碰撞。核外電子的庫侖力作用使入射粒子改變運(yùn)動(dòng)方向。根據(jù)能量守恒和動(dòng)量守恒原則,入射粒子會(huì)損失掉一些動(dòng)能。但這種能量轉(zhuǎn)移一般很小,比原子中電子的最低激發(fā)能還要小,電子的能量狀態(tài)沒有變化。實(shí)際上,入射帶電粒子與核外電子的彈性碰撞是入射粒子與整個(gè)原子的相互作用,因此,對這種相互作用方式,只有在極低能量(<100eV)的射到物質(zhì)時(shí)方需考慮,在其它情況下,完全可以忽略。在上述討論中,只考慮了入射帶電粒子與靶物質(zhì)中單個(gè)原子的作用。實(shí)際上,帶電粒子進(jìn)入靶物質(zhì)后,會(huì)遭到許多原子的許多次這樣的碰撞作用。例如,初始能量為lMeV的帶電粒子,進(jìn)入靶物質(zhì)中所經(jīng)受的這樣的碰撞作用可達(dá)10次。通過許多次彈性和非彈性碰撞過程,快速運(yùn)動(dòng)的帶電粒子被慢化。如果這種靶物質(zhì)足夠厚,最后帶電粒子的動(dòng)能耗盡,停留在物質(zhì)中,即入射帶電粒子被物質(zhì)吸發(fā)生上述各種相互作用方式的幾率大小,對于不同種類的帶電粒子和粒子的不同能量區(qū)域,情況是十分不同的,而且,同一種相互作用幾率大小,與不同的2這一過程稱為次級電離。當(dāng)α粒子通過氣2.α粒子的射程α粒子在穿過物質(zhì)某一距離后耗盡能量而完全停下來,這段距離,稱為α粒子3靶物質(zhì)元素也有關(guān)系,所以,在討論帶電粒子與物質(zhì)相互作用的時(shí)候,有必要區(qū)分“輕”帶電粒子(例如電子和正電子)和“重”帶電粒子(例如α粒子,質(zhì)子和氘核),以分別進(jìn)行討論。2.1.2α粒子與物質(zhì)的相互作用1.α粒子與物質(zhì)相互作用的主要形式天然放射性元素進(jìn)行α衰變時(shí),所放出的α粒子是高速度的氦原子核,質(zhì)量數(shù)為4,帶兩個(gè)正電荷,初速度約在(1~2)×109cm/s,能量為4~8MeV。α粒子與物質(zhì)相互作用的主要形式是電離和激發(fā)。由于α粒子的質(zhì)量大,它與物質(zhì)的散射作用不明顯。α粒子在氣體中的徑跡是一條直線,這種現(xiàn)象在威爾遜云霧室中可以觀察到。α粒子與醋酸纖維膠片作用所留下的徑跡,構(gòu)成了當(dāng)前α粒子徑跡測量的依據(jù)。幾乎所有的固體物質(zhì)都可以不同程度地把周圍介質(zhì)的分子,體帶正電,由于靜電引力的作用,它可以被吸附在α卡上面。輻射α粒子的氡子體屬可提高吸附能力?;钚蕴课镔|(zhì)細(xì)孔構(gòu)造發(fā)育,表面積大,由于α粒子與物質(zhì)的束縛電子(原子的外殼層電子)發(fā)生靜電作用,使束縛電子獲得能如果束縛電子新獲得的能量還不足以使它成為自由電則當(dāng)原子由激發(fā)態(tài)恢復(fù)到基態(tài)時(shí),以發(fā)射熒光形式釋放能量單能α粒子射程與相對計(jì)數(shù)率關(guān)系曲0mR0=0.318E3/2Rm?40 = A= AnA+nA+…nA+nA+…從(2-3)式可以看出,由于固體介質(zhì)密度比空氣4質(zhì)量厚度是指介質(zhì)層單位面積上所具有的質(zhì)量,它的數(shù)值等于介質(zhì)層線性厚其密度ρ的乘積,即其質(zhì)量厚度dm=ρd,單位為g/cm2。Po(ThC′)Po(RaC′)Po(AcC′)Po(RaC′)的α粒子(7.887MeV)在固體和液體中的射程水5Niα粒子在空氣中的射程和能量的 N NW=帶電粒子通過物質(zhì)時(shí),在所經(jīng)過的單位路程上6?dx?電離?dx?電離?dx?電離?dx?電離2?β22?β2?dx?電離m0v?I(1?β)?0?dx?電離?dx?電離②碰撞電離能量損失率與入射粒子所帶電荷數(shù)的平方成正比質(zhì)中,多電荷的帶電粒子的能量損失率大(或?dx?電離?dx?電離7的原子核發(fā)生根本性變化,即產(chǎn)生一個(gè)新核并放出一個(gè)或幾個(gè)粒子,這種過程稱為核反應(yīng)。例如用210Po放出的α粒子打擊鈹-9制成的靶,產(chǎn)生碳-12和中子,這一過程可寫成核反應(yīng)式:Be+“→2C+n+5.901MeV(2-6)或簡單寫成Be(a,n)2C。這一反應(yīng)也常稱為(a,n)過程。能此外,α粒子與原子核還可產(chǎn)生其它反應(yīng),不過幾率都比較小。由此可得出,α粒子與物質(zhì)相互作用時(shí),能量損失主要是由碰撞電離而引起的。β粒子是隨β衰變放出的快速電子。電子的質(zhì)量比α粒子遠(yuǎn)為微小(電子的靜止質(zhì)量m0=9.1096×10-28g,約為α粒子的1/7360)。β射線與物質(zhì)相互作用時(shí),也能使其改變方向,其徑跡為一折線。β粒子的徑跡較α粒子細(xì),說明β粒子的“電離比度”比α粒子小。當(dāng)β粒子逮度較高時(shí),與原子核作用能產(chǎn)生軔致輻射。β+粒子在介質(zhì)中能產(chǎn)生“湮沒”。1.彈性散射β粒子與軌道電子或原子核在核庫侖場作用下發(fā)生彈性散射,散射前后總動(dòng)根據(jù)量子力學(xué)的理論,對單個(gè)原子核而言,β粒子散射到θ角的幾率P與原子序數(shù)平方(Z2)成正比,與β粒子的動(dòng)能平方成反比,換句話說,低能量的β粒子在重介質(zhì)中產(chǎn)生彈性散射的幾率大。P核(θ對于原子殼層中電子的散射與該物質(zhì)的原子序數(shù)Z成正比,P電子(θ)∞Z8對于一定能量的β粒子,它對原子核及殼層電子的散射幾率的比值為:)=Z(2-7)由上式得知,在氫介質(zhì)中(Z=1),兩種散射效應(yīng)幾乎有同等作用。而對于中等元素和重元素來說,散射形式主要是原子核散射。例如在鋁介質(zhì)中由殼層電子所引起的散射僅占10%。在β粒子的運(yùn)動(dòng)路程上,由于受到原子核和核外電子的散射,粒子運(yùn)動(dòng)方向不斷改變,且散射角度θ可以大于90。而形成反散射。因此,β粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡不是一條直線,而是一條不規(guī)則的折線。假如把它在介質(zhì)中所走的路程拉成一條直線,則路程總長度約比穿過物質(zhì)的厚度大1.5~4倍。β2-ln(21-2-ln(21-β2-1+β2(dx)電離m0vL2I(1-+(1-β2)+(1-1-β2)2,β與(2-5)式含義相同;E——入射電子動(dòng)能(MeV)。9Eβ軔致輻射所產(chǎn)生的電磁輻射能譜是連續(xù)的,一數(shù)量級。如入射粒子為單能電子,則產(chǎn)生的電磁輻射平均輻射=N)e44ln2?∝Z2EN(2-9)?dx?輻射?dx?輻射?dx?輻射?dx?輻射?dx?輻射?dx?電離?dx?輻射?dx?電離?dx??dx?輻射?dx??dx?輻射?輻射EZ電離?dx??dx?電離?dx?電離在β測置裝置的鉛室內(nèi)壁,往往襯上一層輕物質(zhì)屏(如鋁屏或有在核反應(yīng)可忽略的能量范圍內(nèi),帶電粒子的碰撞電離損(2-11)?dx?電離?dx?輻射(2-11)?dx?電離?dx?輻射電離ρ?dx?輻射電離ρ?dx?輻射β+粒子與物質(zhì)相互作用,基本上與β射線以后,將與物質(zhì)中的電子結(jié)合,形成兩個(gè)或多個(gè)光子(發(fā)輻射,產(chǎn)生這種輻射的過程稱為契倫科夫效應(yīng)。此外,高能電子2.1.4β射線在物質(zhì)中的衰減β離也會(huì)有很大的差別,況且β粒子能譜又是連續(xù)譜,所以,雜。對于β射線的射程采用新的含義:對某一能量的β粒子子易被物質(zhì)吸收,故經(jīng)過一不太厚的吸收介質(zhì)時(shí),連續(xù)譜射線的I=I0e?μd的一半時(shí),即I=時(shí)D1=2ln2μ22g/cm2)和β粒子最大能量E0(單位MeV)的210Tl(RaC″) —208Tl(ThC″)R=0.407E.300>0.8MeV。β粒子最大能卡茨(Katz)和彭福爾德(Penfold)對上述公式R=0.412E.625?0.0954/生吸收作用,這就是放射層的自吸收。由于這dI=I0dxe?μxhI=dI=I0?μx=?e?μx0=h(1?e?μh)I=I0=I∞μII=I∞(1?e?μh)(2-15)層厚度有關(guān)。由于受多種因素控制,因此通過測量射線能注量率或λ=λEEc=hv?εj(j=K,L…)εj——j殼層電子的電離能。2.2.1光電效應(yīng)吸收,這種作用稱為光電效應(yīng)。為使光電效應(yīng)保持動(dòng)量守恒,必須有第三者充填內(nèi)層電子空位并伴隨放出多余的能量——輻射特征X射線、俄歇電射而使原子回到基態(tài)。由于每一種元素產(chǎn)生的X射線能量是特定的,即L—X射線。不同譜系的特征X射線照射量率比例約為K:L:M=1ζ與入射γ射線波長(λ)的關(guān)系圖Ex=Rhc(Z?an)2ζ與入射γ射線波長(λ)的關(guān)系圖射線能量Ex的平方根或波長倒數(shù)的平方根和原子序數(shù)Z成線性關(guān)種關(guān)系稱莫塞萊定律,每個(gè)元素所發(fā)射的特征X射線高或低,表明某介質(zhì)中存在該元素含量的高低,射線與一個(gè)原子發(fā)生光電效應(yīng)的幾率(即原子光電τ=τ30(137)4030(137)4或:τk=C1Z5(hv)?3.5有效in1/nτk=C2Z5(hv)?τ=0.0089?λτ=τi(ρ/ρi)(Ai/A)(Z/Ai)4.1(2-22)2.2.2康普頓-吳有訓(xùn)效應(yīng)θ+mvcos?sinθ=mvsin? 200由(2-24)式可知散射γ射線能量與入射γ射γ射線能量隨入射射線能量增加而增加。在垂直方向上(θ=90°)散射γ射線能量不會(huì)由(2-25)和(2-26)式可知,反沖電子的動(dòng)能隨散射角θ的減小而減小。當(dāng)散1n=rdσdΩdσ——微分截面(更確切地說是光子散射到θ方向上,立體角dΩ內(nèi)康普頓微2),dσcm2/電子cm2湯姆遜2cos湯姆遜2隨著入射光子能量的增加,反散射的幾率減小。對某一較大能量的入射光子而言,在不同方向上散射幾率也是不同的,隨著散射角的增加散射幾率逐漸減小。這是產(chǎn)生散射光子能量為hv′到hv′+dhv′范圍內(nèi) dσeρ?Leρ?L?Zσ=σAeρ?L?Zσ=σssAeρ?L?Zσ=σaaAσ、σ和σe隨著σe2eσ=π=π2ln1從(2-32)式可以看出,隨著入射光子能量hv的增加,σe逐漸減小。因?yàn)楣庾幽芰縣v的變化曲線隨著入射光子能量的增加,傳給反沖電子的能量也逐漸增加。當(dāng)入射光子能量ZρA 12,則 12,則σeL=常數(shù)。2.2.3形成電子對效應(yīng)隨著入射光子能量的增高,光電效應(yīng)的吸收作用很快減弱,康普頓效應(yīng)也逐漸E=hv?2m0c2=hv?1.02(MeV2-35)ka=c1Z2(hv?1.02)>>m0c2,κaκ1ρ1A2Z=κ2ρ2A1Z“線衰減系數(shù)”。形成電子對效應(yīng)的κ衰減系數(shù)約占(0~15)%。μ=τ+σ+κ=τ+σa+σs+κ(2-39)σ——康普頓效應(yīng)的衰減系κ——形成電子對效應(yīng)的衰減σa、σs——分別為康普頓效鋁、鉛和空氣的質(zhì)量衰減系數(shù)μ/ρ、τ/ρ、σa/ρ、σs/ρ、κ/ρ和(μ?σs)/ρ,隨著入射光子能量hv的變化曲線見圖2-15,圖2-16,圖2-17。康-吳康-吳鋁 銅 鉛 *表中主要作用區(qū)是指該作用占總效應(yīng)的50%以上2.3.1單色窄射線束通過物質(zhì)I=I0e?μx(2-40)dI=?μIdxμ=dI? I?μ?ρxI=I0eρ=I0e?μm?xm(2-42)xm若已知每一混合物組分的重量百分比為c1,c2,c3,…;質(zhì)量衰減系數(shù)相應(yīng)為2用原子截面、電子截=I0e?μana(2-43)aμcμaμadI Iγμaγndnrarrdna很?。╠x→0可把體積視為平面,則dna表示單位面積中的原子數(shù)目。規(guī)律衰減。在半對數(shù)坐標(biāo)系規(guī)律衰減。在半對數(shù)坐標(biāo)系中,衰減曲線呈一條直線,24Na(2.754MeV)的衰減系數(shù)65Zn(1.116MeV)的衰減系數(shù)54Mn(0.835MeV)的衰減系數(shù)量及介質(zhì)原子序數(shù)有關(guān),不這樣從(2-45)式可以清楚看出,μa的物理意義為單個(gè)光子垂直入射到單位面I=I0e?μe?ne(2-46)eNZμe的物理意義是一個(gè)光子垂直入射到單位面積上與其中一個(gè)電子發(fā)生作用的出一束窄而平行的射線。探測器周圍用屏蔽物質(zhì)遮擋,以免周圍散射射線被記錄,而且吸收屏比較薄。上述裝置常稱為“好幾何條件”實(shí)驗(yàn)裝置。所謂“好幾何條件”μ=τ+σa+σs+κI=I0e?μd(2-47)2.3.2寬射線束的衰減減寬射線束在物質(zhì)中的衰減比窄射線束要復(fù)雜。射線經(jīng)過物質(zhì),可產(chǎn)生光電效應(yīng)和形成電子對產(chǎn)應(yīng)兩線的測量條件下,這兩個(gè)衰減系數(shù)是一樣的。另外,由于康-吳效應(yīng)的存在,使討論寬射線束的衰減情況變得復(fù)雜化了。在窄射線條件下,散射射線是沒有被記錄的,而在寬射線束條件下,有一部分散射射線μ=τ+σa+qσs+κμ=τ+σa+κτ+σ+κ<τ+σ+σ+κ過介質(zhì)時(shí)的衰減規(guī)律相似。不過當(dāng)探測器放在介質(zhì)中測量隨著測量條件的不同,射線的衰減情況會(huì)發(fā)生變化。而理論計(jì)算則很難考慮各圖2-21寬射線束通過平面鋼板時(shí)的衰減種具體測量條件,所以在放射性方法勘查工作中,有時(shí)用有效衰減系數(shù)來作簡單計(jì)則該點(diǎn)處有效質(zhì)量衰減系數(shù)為=?lII0)=?ln175=0.035cm2/g。 ?μ?ρI=I0?μd或I=I0eρμμρ2線的質(zhì)量衰減系數(shù)μ0/ρ,μ/ρ和μ/ρ隨厚度ρ?d的變化曲射線起始能量E0=1.25MeV時(shí)的質(zhì)量衰減系數(shù),μ/ρ是有效質(zhì)量衰減系數(shù),μ/ρ是μ=或=)I求出的是該點(diǎn)處實(shí)際上測到的衰減系數(shù)μ/ρ。減曲線服從指數(shù)規(guī)律,所以μ0/ρ不隨ρ?d變化而變化。當(dāng)記錄散射射率開始變化不大,但經(jīng)過一定厚度(大約在ρ?d≥50g/cm2所以,此時(shí)質(zhì)量衰減系數(shù)μ/ρ也就不變了。60Co,E=1.25MeV)在硅 中60Co,E=1.25MeV)在硅 中μ0、μ、μ變化曲線ρρρ律,這時(shí)就可以用實(shí)際觀測到的質(zhì)量衰減系數(shù)μ/ρ來計(jì)算γ射線照射量率。例如根據(jù)圖的直線段(ρd≥50g/cm2)引出一條延伸線橫坐標(biāo)為能量,現(xiàn)用多道譜儀的道數(shù)表射線會(huì)出現(xiàn)這樣的儀器譜呢?下面來討論?μ(ρd)I=QI0eρ(2-49)I/I0=1.64e?0.045(ρd)脈沖,且輸出的脈沖幅度與入射光子能量成正比。通過對脈沖幅度的分析,從而得γ射線在碘化鈉(鉈)晶體中產(chǎn)生光電效應(yīng),康-吳效γ射線與碘化鈉(鉈)晶體發(fā)生光電效應(yīng),所產(chǎn)生的光電子能量幾乎等于入射光子能量較小。反沖電子的能量隨著著散射角的變化而連續(xù)變化,因而反沖電子的能量產(chǎn)生次級電子。次級電子形成的脈沖會(huì)疊加到反沖電子所形成的脈沖上,因?yàn)榉礇_電子和散射光子所產(chǎn)生的次級電子幾乎是同時(shí)發(fā)生的。由于散射光子的能量較小,構(gòu)成光電效應(yīng)的幾率很大,所以該光電子與反沖電子所疊加脈沖幅度等于入射光子所形成的光電子脈沖幅度。但是這樣就增加了入射光子的光電子所形成的脈沖數(shù),E對=hv0?1.02(MeV)的發(fā)光衰減時(shí)間短得多。湮沒輻射產(chǎn)生的光子可引起次級電子,而后者產(chǎn)生的脈沖可能與形成電子對所產(chǎn)生的脈沖疊加在一起。若兩個(gè)光子產(chǎn)生的次級電子都沒有跑入射光子的光電子形成的脈沖數(shù)又得到累計(jì)。若兩個(gè)光子中有一個(gè)光子飛離晶體,其中一個(gè)光子與電子對動(dòng)能產(chǎn)生疊加脈沖,相應(yīng)能量為lγ光子在大晶體中能量損耗多,飛出晶體的部分少器的突出優(yōu)點(diǎn)是能量分辨率高。半導(dǎo)體探測器與碘化鈉晶體一樣,也是通過探測射2.4.2單能γ射線束通過物質(zhì)時(shí)譜成分的變化要發(fā)生變化。光子與物質(zhì)作用產(chǎn)生光電效應(yīng)散射光子可再次與物質(zhì)相互作用形成更次一向低能方向聚集,在50keV上形成相對照射厚度大于5.83l(相當(dāng)于35cm)的幾條曲線可以看能量之間相對組分大致級的散射光子。隨著作用次數(shù)的增多,散射光子能量逐漸減小。因此,單能的射線束,經(jīng)過一定厚度的吸收屏后,得到了復(fù)雜的譜。隨著吸收屏厚度的變化,散射光子與起始光子的照射量率比值是變化的。隨著吸收屏厚度增大,散射光子的比例也收介質(zhì)是輕物質(zhì),康-吳效應(yīng)是γ射線衰減的唯一過程而忽略了光電效應(yīng)和電子對效起始光子相對照射量率相等。以后隨吸收層厚度增加而逐漸減弱,但一次散射光子而一直增加。起始光子隨厚度增加,相對照射置率逐漸減小,散射光子的相對照射量變軟,都向低能方向聚集,在某一能量處出現(xiàn)峰值。吸收介質(zhì)不同,峰值對應(yīng)能2.4.3復(fù)雜γ射線通過物質(zhì)時(shí)譜成分的交化后,譜線成分基本保持不變,起始能量較高的幾2.4.4散射射線用后,又散射出界面的次級射線。散射射線的能量和照射量率與入射射線的能量、原子序數(shù)較小的輕物質(zhì),出自介質(zhì)深部的反散射射線經(jīng)過介質(zhì)反散射會(huì)造成一些次級散射,因此,在各反散射峰前還有一個(gè)次級散射射線能量分布。鋁介質(zhì)的次康-吳效應(yīng)幾率與單位體積內(nèi)電子數(shù)成正比,即與原子序數(shù)成正比。對于鋁和木子,它的反散射射線能量最大不超過放射源與探測器在介質(zhì)的同一側(cè)時(shí),能記錄到的散射射線大多是向后的,即始隨介質(zhì)厚度增加而逐漸增加。當(dāng)散射介質(zhì)達(dá)到一定厚度后,散射射線照射量率不再增加而趨于飽和,這個(gè)厚度稱為散當(dāng)散射層厚度逐漸增加時(shí),射線在介線照射量率也隨之增加。但是,隨著厚度的增加,有一部分散射射線在通過介質(zhì)時(shí)產(chǎn)生光電效應(yīng)而不能越出界面,因而散射射線照射量率增加的趨勢逐漸緩慢。當(dāng)散散射射線都被吸收,因而散射射線照射量圖2-33散射射線照射量率與入射光子射量率與原子序數(shù)關(guān)系中已討論了。同時(shí)還看到不同介質(zhì)的散射飽和厚度不同。輕線,來自深處的散射射線都被介質(zhì)吸收了。所以說,重物質(zhì)的散射飽和厚度小。為了避免散射射線的干擾,實(shí)際工作中往往在介質(zhì)的表面蓋一層薄薄的鉛皮,或重元子能量小時(shí),產(chǎn)生康一吳效應(yīng)的幾率大,散射射線的照射量率也就大。反之,入射光子能量大時(shí),產(chǎn)生康一吳散射的幾率小,散射射線照射量率也就小。此外,入射光子能量大時(shí),向前的散射射線增多,向后的散射射線減小。這也是散射射線照射如探測器和源位置的相對變化,會(huì)使接收的散射射線能量及散射射線照射量率發(fā)生2.4.5鈾、鐳和釷的γ射線譜238922389223492234924Th(UX1)外,鈾組的其它γ射線譜在儀器上沒有顯示,因?yàn)樗鼈儺a(chǎn)生的幾率小,在較小的康-234922349222688226882349223492214822148221483214832288922889212822128222488224882128221282208810.3MeV與8Ac(MsTh2)的0.238M20881Tl(ThC")的228892288920881208818Th(ThC'")形成電子對效應(yīng)的單逃逸峰,能量為③在低能處的峰值照射量率往往很大,超過表中列出的相對照射量率(以衰變產(chǎn)以下);一個(gè)是高能區(qū)(400~2500keV)。在較高能量區(qū)的散射射線背景上,可以看到散射射線在原子序數(shù)高的物質(zhì)中光電效應(yīng)的幾率增加,造成低能量成分減少及散射射量率。由于礦層的原子序數(shù)比空氣大,礦層中散射射線的照射量率大于空氣中散射射線的照射量率,所以,無限大礦層的射線照射量率大于半無限大礦層中射線照用無限大礦層γ射線照射量率和半得到無限大礦層的反向散射的照射量無限大釷礦層中的γ射線譜見圖2128421284Tl(ThC′)的內(nèi)測量幾何條件容易控制,樣品稱量少(僅幾克到幾十克),γ譜受物質(zhì)成分影2.4.6γ射線在物質(zhì)中的衰減遷移本章中(2-27)式可以計(jì)算γ射線經(jīng)一次散射后而又在二次散射前,在距一次散式計(jì)算多種能量、方向、次數(shù)的散射射線照射量率是很困難的。因此,必須全面考 建立函數(shù)N(r,,E),它表示在r處在方向的單位立體角、單位距離上、射線能dN=N(r,,E)drdEdN(r,,E)=∫N(r,,E)dΩ4π若J(r,E)為在r處在4π方向上具有能量為E的量子能密度,則ENJ(r,E)—在r處具有能量E的射線之能量流密度;J(r,E)dE—在(E,E+dE)區(qū)間內(nèi)能量的γ量子在單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的γ射線能量。且在4π方向上各種能量的總N(r)=∫N(r,E)dEE在r處在4π方向上各種能量的量子的總能流密度為:J(

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