第1章射線檢測的物理基礎(chǔ)

1.1原子結(jié)構(gòu)

1.1.1原子結(jié)構(gòu)的行星模型

自然界的物質(zhì)都是由不同的分子組成的，分子由原子組成。原子是一種非常小的物

質(zhì)粒子，直徑大約是10,0mo直到19世紀末，人們一直認為原子是組成物質(zhì)的最小微

粒，它是不能再分割的。19世紀末20世紀初物理學(xué)的許多新發(fā)現(xiàn)，揭示了原子是可以

分割的，并且，原子具有自己的結(jié)構(gòu)。

X1027*1019c(這個電量常簡記為?Xi。27x103/g,僅為質(zhì)子質(zhì)量的1/1836,

其帶有一個單位的負電荷。

關(guān)于原子結(jié)構(gòu)，曾提出過多種不同的模型。20世紀初物理學(xué)家湯姆孫提Hi了一種“葡

萄干面包〃球體模型。這種模型認為，原子是一個均勻的陽電球體，電子均勻地嵌在球

體中，按一定頻率圍繞各自的平衡位置振動。由于與實驗結(jié)果不符合，很快被拋棄。1911

年，物理學(xué)家盧瑟福根據(jù)粒子散射實驗，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。他設(shè)想，原子

中的帶正電局部集中在很小的中心體內(nèi)，即原子核，并占有原子的絕大局部質(zhì)量，原子

核外邊散布著帶負電的電子。這個模型很快被廣泛接受。但是，核外電子的分布情況并

不清楚。1913年，物理學(xué)家玻爾在原子核式結(jié)構(gòu)模型的根底上，提出了后人稱為盧瑟福

-玻爾原子模型的原子結(jié)構(gòu)模型，即原子結(jié)構(gòu)的行星模型。

原子結(jié)構(gòu)的行星模型認為，原子由帶正電荷Ze的原子核和Z個核外電子組成，Z為

原子序數(shù)。原子核位于原子的中心，電子圍繞原子核運動。但電子繞核運動的軌道不是

任意的，也不能連續(xù)變化。電子只能沿一些分立的滿足一定條件的軌道運動，這些軌道

稱為量子軌道。

關(guān)于原子結(jié)構(gòu)玻爾提出了兩條假設(shè)：一是原子只能存在于一些具有一定分立能量臼、

6、&、…的穩(wěn)定狀態(tài)上。處于穩(wěn)定狀態(tài)的原子不輻射能量，只有在原子從一個穩(wěn)定狀

態(tài)躍遷到另一個穩(wěn)定狀態(tài)時，它的能量才發(fā)生改變。這些穩(wěn)定態(tài)對應(yīng)的不連續(xù)的能量數(shù)

值組成原子的能級。二是原子從能量為&的穩(wěn)定態(tài)躍遷到能量為心的穩(wěn)定態(tài)時，將發(fā)

射或吸收一個一定頻率的光子，頻率由下式?jīng)Q定

hv=En-Em(1-1)

式中是光子的能量，/2X1034J?S,U是輻射頻率，其單位符號是Hz,單位名

稱為赫茲，它是一個普適恒量。這個關(guān)系稱為玻爾頻率規(guī)則。這些穩(wěn)定態(tài)稱為“定態(tài)〃

，能量最低的定態(tài)稱為“基態(tài)〃，其他定態(tài)均稱為“激發(fā)態(tài)〃。處于基態(tài)的自由原子相

當(dāng)穩(wěn)定，處于激發(fā)態(tài)的原子均不穩(wěn)定，在很短的時間后將釋放能量回到基態(tài)。

按照玻爾的理論，原子內(nèi)部的電子呈殼層分布，這些殼層叫作電子殼層或電子層。

電子殼層的分布按原子內(nèi)電子所具有的能量大小排列而成。能量越大的電子，離核的平

均距離越遠。各殼層自核向外排列，最內(nèi)層（在原子物理中，〃稱為電子殼層的主量子

數(shù)）

n=\

并稱為K層，，2=2、3、4、5、6、7等，那么稱為L、M、N、O、P、Q層等。

不同能量的電子運動狀態(tài)不同，能量低的電子通常在核附近的區(qū)域運動，能量高的

電子通常在離核較遠的區(qū)域運動。也就是說，能量低的電子出現(xiàn)在離核較近區(qū)域的時機

多，能量高的電子出現(xiàn)在離核較遠區(qū)域的時機多。按照這種情況，可以稱核外電子在不

同電子層運動。如果把在一定電子層上的電子所占據(jù)的空間稱為一個“軌道〃，這樣也

可以說電子在不同的軌道上運動，但這并不是我們對通常物體所說的運動軌道。按照這

種概念，核外電子也可以稱為軌道電子。按照現(xiàn)代觀點，電子殼層并不表示電子在空間

確實切位置，屬于某一殼層的電子可以穿越另一殼層的電子軌道，這些軌道也不是一條

嚴格確定的路徑。

核外電子的分層排布（也就是其可能的運動狀態(tài)）服從下述的規(guī)律：

1）泡利不相容原理：在同一原子中，不能存在運動狀態(tài)完全相同的電子。

2）能量最低原理：核外電子總是先排布在可能的能量最低的軌道上，使原子的能量

處于最低的狀態(tài)，這時候原子才是穩(wěn)定的。

按照上述規(guī)律，那么各層最多可能存在的電子數(shù)為

2n2

即第I層最多可以存在

2X12=2

個電子；第2層最多可以存在的電子數(shù)為

2X22=8

依此類推。

描述原子的主要常數(shù)是核電荷數(shù)和相對質(zhì)量數(shù)。核電荷數(shù)表示原子核帶有的電荷，

通常采用符號ZX1026kg的碳原子質(zhì)量的1/12為原子質(zhì)量的單位，其他原子的質(zhì)量與

其相比，得到的數(shù)值即為這種原子的相對原子質(zhì)量。質(zhì)子的相對質(zhì)量為1.007,中子的

相對質(zhì)量為1.008,均近似取整數(shù)值，即取為1。由于電子的相對質(zhì)量遠小于質(zhì)子、中子

的相對質(zhì)量，所以原子的相對質(zhì)量近似等于質(zhì)子和中子的相對質(zhì)量之和。忽略電子的相

對質(zhì)量，將原子核內(nèi)所有質(zhì)子和中子的相對質(zhì)量加起來，得到的數(shù)值稱為相對質(zhì)量數(shù)，

常用A表示，中子數(shù)常用N表示。這樣有

相對質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)一中子數(shù)

也即

A=Z+N

某相對質(zhì)量數(shù)為A、原子序數(shù)為Z的原子（元素）X那么可記為

縈

**1.1.2原子核

原子核由質(zhì)子和中子組成，不同原子的原子核含有的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)不同。原子核

的半徑為10,4m,約為原子半徑的萬分之一，它的體積只占原子體積的幾千億分之一，

可見在原子內(nèi)部存在很大的空間，電子就在這個空間中圍繞原子核運動。

在原子核中，作用的力除了庫侖力、萬有引力、磁力外還存在強大的核力，其他力

遠小于核力。1935年，（日本）湯川秀樹提出了核力的介子理論。核力具有以下性質(zhì)：

1）核力是一種短程力，隨著距離增大，作用力急劇減小。作用距離為

2）核力具有飽和性，一個核子（質(zhì)子、中子）只與相鄰的核子發(fā)生作月。

3）核力與電荷大小無關(guān)，它比電場力強得多，質(zhì)子和中子都受核力的作用。

核力的上述性質(zhì)決定了原子核的穩(wěn)定性特性。精確的測定發(fā)現(xiàn)，原子核的質(zhì)量總是小

于構(gòu)成原子核的質(zhì)子和中子的質(zhì)量和。即核子結(jié)合構(gòu)成原子核時質(zhì)量減少了。按照相對論

的質(zhì)能關(guān)系，質(zhì)量減少表示釋放了能量。即核子結(jié)合構(gòu)成原子核時將釋放能量，釋放的能

量稱為原子核的結(jié)合能。原子核不同結(jié)合能也不同，每個核子的平均結(jié)合能也不同。

相對質(zhì)量數(shù)4為40?120的中等核，核子的平均結(jié)合能最高，都接近8.6MeV°A>

120的重核，核子的平均結(jié)合能比中等核略低，如鈾核核子的平均結(jié)合能為7.6MeV。A

V30的輕核，核子的平均結(jié)合能顯示周期性變化，極大值出現(xiàn)在A為4的整倍數(shù)、且質(zhì)

子數(shù)等于中子數(shù)的核（偶偶核）；平均結(jié)合能極小值的核是質(zhì)子數(shù)等于中子數(shù)、且均為奇

數(shù)的核。A>3（）以后核子的平均結(jié)合能值變化不大。

不同的原子核具有不同的結(jié)合能，結(jié)合能越大核越穩(wěn)定。在發(fā)現(xiàn)的109種元素的約

2000種核素中，有274種穩(wěn)定核素工事實說明，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都是偶數(shù)的核素非常穩(wěn)

定，非偶數(shù)的核，特別是質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都是奇數(shù)時，核素很不穩(wěn)定。即當(dāng)MZ過高或

過低時核都不穩(wěn)定。實驗發(fā)現(xiàn)，很重的核都是不穩(wěn)定的。

不穩(wěn)定的核素會自發(fā)蛻變，變成另一種核素，同時放出射線，即發(fā)生放射性衰變。

當(dāng)原子核與其他粒子相互作用（碰撞）時，核也可以發(fā)生改變，這個過程稱為（原子）

核反響。

*1.1.3放射性與放射性衰變

1896年法國物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)鈾和含鈾的礦物能發(fā)射出看不見的射線，這種射

線可以穿透黑紙使膠片感光，可以使氣體電離。物質(zhì)發(fā)射這種射線的性質(zhì)稱為放射性，

具有放射性的元素叫做放射性元素，自然界存在的放射性元素稱為天然放射性元素。放

射性元素的原子核不穩(wěn)定，它們能自發(fā)地發(fā)生轉(zhuǎn)變（蛻變），發(fā)射射線。這種能自發(fā)地發(fā)

出射線的現(xiàn)象，稱為天然放射現(xiàn)象。某些元素的同位素也具有放射性，稱為放射性同位

-1934年發(fā)現(xiàn)，用人工方法也可以得到放射性同位素，稱為人工放射性同位素。天然

放射性同位素僅有40多種，人工放射性同位素已有一千多種。在射線探傷中應(yīng)用的射

線源，主要都是人工放射性同位素。

一種元素的原子核放出射線之后就轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌脑雍?。原子核由于放出某種粒子或

射線而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓Q為原子核的衰變。原子核自發(fā)地放射出射線轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N

原子核的現(xiàn)象，稱為放射性衰變。在衰變的過程中電荷數(shù)和相對質(zhì)量數(shù)保持守恒。放射

性的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。

放射性衰變的主要方式是衰變、衰變、衰變，此外還有其他一些衰變方式。

衰變是指原子核放出粒子的衰變過程。粒子帶有兩個單位的正電荷，相對

質(zhì)量數(shù)為4,實際就是氯原子核。它穿透物體的能力很小，在空氣中也只能飛行幾個厘

米，但具有很強的電離能力。以x表示原來的核，以y表示衰變后的核，那么衰變過

程可寫成如下形式

衰變是指原子核放出粒子的衰變過程。粒子是負電子或正電子流，它具有較

大的穿透能力，甚至可以穿透幾亳米厚的鋁，但電離作用較弱。放出負電子的稱為“

衰變〃，放出正電子的稱為“+衰變〃。在衰變中，核內(nèi)的一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子。

在+衰變中，核內(nèi)的一個質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶?。衰變中放出的電子能量具有連續(xù)譜分布。

衰變可寫成如下形式

對衰變：gX-zIh+e

對+衰變：ztV+e+

當(dāng)一種放射性元素發(fā)生連續(xù)衰變時，有的過程是衰變，有的過程是衰變，在這

些衰變過程中常伴隨輻射射線。這是由于放射性元素的核，經(jīng)過上述衰變后變成處于

激發(fā)態(tài)的核，當(dāng)它返回正常態(tài)時將輻射射線，這個過程稱為衰變(也稱為躍遷)。

射線是波長很短的電磁波，穿透物體的能力很強，甚至可以穿透兒個厘米厚的鉛板，

但它的電離作用卻很小。

放射性原子核的衰變過程是自發(fā)進行的，但衰變過程遵循一定的統(tǒng)計規(guī)律。實驗說

明，對于同種放射性元素，它的每個原子核發(fā)生衰變的可能性是相同的，但不是同時發(fā)

生衰變，在很短的時間間隔內(nèi)，衰變的原子數(shù)與存在的原子數(shù)成正比。即假設(shè)在很短的

時間，內(nèi)如果有N個原子核發(fā)生衰變，那么它們滿足下面的關(guān)系

A/V=—AAt

式中的負號表示衰變后原子核數(shù)減少。對此式積分，那么得到放射性衰變規(guī)律

N=N°e”(1-2)

可見，原子核的減少服從指數(shù)衰減規(guī)律。

式中No——初始時刻(r=0)放射性物質(zhì)未發(fā)生衰變的原子核的數(shù)量；

N—，時刻放射性物質(zhì)尚未發(fā)生衰變的原子核的數(shù)量；

t——經(jīng)過的衰變時間；

——衰變常數(shù)，單位時間內(nèi)原子核發(fā)生衰變的幾率。

簡單地說，衰變常數(shù)是單位時間發(fā)生衰變的核數(shù)與衰變前存在的核數(shù)的比值。它描

述放射性元素衰變的快慢，其值越大，放射性元素衰變越快。不同的放射性元素其衰變

常數(shù)不同，即各種放射性元素有自己固有的衰變速率。

經(jīng)常采用半衰期描述放射性衰變的快慢，半衰期表示放射性原子核數(shù)目因衰變減少

至原來數(shù)目一半時所需的時間，通常采用符號八/2表示半衰期。按照半衰期的定義，當(dāng)

f=T|/2時，放射性原子核的數(shù)目應(yīng)減少至開始時數(shù)目的一半，即

N=N°e-川吟

從此式可以得到

產(chǎn)2=1

2

兩邊取自然對數(shù)，由于

In2=0.693

最后得到

放射性衰變具有下面的特點。放射性元素衰變的方式和速率是由原子核本身決定，

與原子核所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，外界條件（如溫度、壓力等）也不能改變它

的衰變方式和速率。

圖17是6。（“、17。骨和137cs的衰變方式。從圖中可見，6仁。的衰變過程是，先經(jīng)

60，37

過一次衰變，然后再經(jīng)過二次衰變，變?yōu)榉€(wěn)定的NioCS的衰變過程那么有兩種，

一種是只經(jīng)過一次衰變就變?yōu)榉€(wěn)定的,Ba,另一種是先經(jīng)過一次衰變后再經(jīng)過一次

衰變變?yōu)榉€(wěn)定的,37Bao不同放射性元素的半衰期差異很大，例如，放射性元素6℃o

的半衰期為5.3年，而放射性元素1921r的半衰期僅為74天。這些都是它們固有的，不能

通過某些方法、手段加以控制或改變。

l70Tm

圖IT放射性衰變方式

1.2射線概念

1.2.1射線分類

我們通常所說的射線可以分為二類，一類是電磁輻射，另一類是粒子輻射。

電磁輻射的能量子是光（量）子，射線與射線屬于電磁輻射，電磁輻射與物質(zhì)

的作用是光子與物質(zhì)的相互作用。

光（量）子概念是1905年愛因斯坦在普朗克能量子概念的根底上提出的。他認為，

光是光量子流，光量子簡稱為光子。光子的能量為

￡=hv（1-4）

式中h——普朗克常數(shù)；

V—輻射頻率（Hz）o

光子不帶電荷，它的靜止質(zhì)量為（），在真空中沿直線以光速c傳播，光速c的值為

c=2.998xl08ms-,

不同波長的光具有不同能量的光子。光子與一般根本粒子的本質(zhì)不同是，它的靜止質(zhì)量

為0,即只有當(dāng)它運動時才具有質(zhì)量，質(zhì)量的大小還與它的運動速度相關(guān)，速度越大質(zhì)

量也越大。此外，光子在真空中將以恒定的速度傳播。光量子概念的提出使對光的本性

的認識進入了新的階段一光子說階段。光子說認為，光既具有粒子性，又具有波動性，

也就是說光具有波粒二象性。單個光子的運動顯示出粒子性，大量光子的運動顯示出波

動性。

粒子輻射是指各種粒子射線，如粒子、粒子、質(zhì)子、電子、中子等（粒子是

從原子核中釋放出的電子，可以是負電子，也可以是正電子），都屬于粒子輻射，它們與

電磁輻射的根本區(qū)別是都具有確定的靜止質(zhì)量。粒子輻射與物質(zhì)的相互作用是粒子與物

質(zhì)的作用，不同粒子特性不同，作用的機制和過程也不同。

兩類輻射在本質(zhì)上不同，在與物質(zhì)相互作用時，作用的機制和過程不同，損失能量過

程不同，具有各自的規(guī)律和特點。因此，不能進行統(tǒng)一的簡單討論。也就是說，在討論射

線與物質(zhì)的相互作用時，必須指明討論的是哪種射線。

本書以后的討論，在沒有特別指明時，所稱的射線均指電磁輻射中的X射線與射

線。

*1.2.2X射線與射線譜

1895年物理學(xué)家倫琴在研究陰極射線的性質(zhì)時，發(fā)現(xiàn)了一種新的奇異的射線。這種

射線不可見，對物體具有強大的穿透力，能使熒光材料發(fā)出熒光，并可以使膠片感光。

當(dāng)時不清楚它是什么射線，故命名為X射線，為了紀念倫琴的發(fā)現(xiàn)，人們也稱其為倫琴

射線。

實驗證明，射線是由高速運動的電子撞擊金屬靶時，由于初致輻射產(chǎn)生的射線。

在初致輻射過程中，高速電子急劇減速，其動能轉(zhuǎn)化為電磁輻射，產(chǎn)生了X射線。

在X射線管中產(chǎn)生的射線，其強度隨波長的分布如圖1-2所示，這種強度隨波

長分布的關(guān)系稱為X射線譜。從圖1-2中可以看到，X射線譜由兩局部組成：連續(xù)

射線譜和特征X射線譜（標識射線譜）。連續(xù)譜是圖中從最短波長開始，隨著波長的

加長強度逐漸變化的局部。特征譜是在某些波長上疊加在連續(xù)譜上的線狀譜局部。兩

種譜的特點不同，產(chǎn)生的機理也不同。

（筠靶）

圖卜2鋁靶與鋁靶射線管的

在射線管中，當(dāng)燈絲加熱后將發(fā)射電子，這些電子在射線管上施加的高壓作用

下，高速飛向陽極，到達陽極時具有的動能為

2

Ek=—mv=eV

如果電子在一次撞擊過程損失了它全部的動能，那么從能量守恒定律來看，產(chǎn)生的切致

輻射的光子的最短波長和加速電壓之間應(yīng)有卜述關(guān)系

he

eV=hnvin-=j----

4mh

代入各值，那么可得到

4「號X10-8(1-5)

其中V的單位為kV。在計算射線的最短波長時常用此公式。通?？梢哉J為，連續(xù)

譜的最強波長與最短波長之間近似有下述關(guān)系

乙

式中e電子的電荷；

nin最短波長（cm）；

in最強波長（cm）；

V-加速電壓（管電壓）（kV）；

V電子運動遠度；

光速。

連續(xù)譜分布的特點可以如下理解。在一定加速電壓下獲得一定能量的大量電子，在

靶面上的減速過程將是各種各樣的。不同的減速過程發(fā)生的可能性不同，極少量的電子

在一次或很少次數(shù)的撞擊過程損失了全部能量，多數(shù)電子需經(jīng)過屢次撞擊過程逐漸損失

掉全部能量，因此，輻射的光子能量將是各種各樣，這樣就形成了連續(xù)譜輻射。

對于射線管，其發(fā)出的連續(xù)譜射線的總強度/為（即圖中曲線下的面積）

I=aiZV2（1-6）

式中i---管電流，mA；

Z—靶物質(zhì)的原子序數(shù)；

V——管電壓，kV；

6

a——系數(shù)（約為?X10）0

圖1-3給出了連續(xù)X射線譜的強度與管電壓、管電流和靶物質(zhì)原子序數(shù)關(guān)系的根本

特點。

圖1-3連續(xù)X射線譜的根本特點

在射線管中，連續(xù)譜射線的轉(zhuǎn)換效率〃是連續(xù)譜射線的總強度與射線管輸

入功率之比，顯然它等于

i]=ctZV

可見，為了得到較高的轉(zhuǎn)換效率，應(yīng)采用原子序數(shù)高的靶物質(zhì)材料在較低的管電

壓下，不可能得到較高的轉(zhuǎn)換效率，也就是大局部的電子能量轉(zhuǎn)換成了熱量。

圖1-2中另一局部是疊加在連續(xù)譜上的線狀譜線，即僅在某些特定的波長位置出現(xiàn)

的強度很大的譜線，它們稱為特征譜或標識譜。特征譜線是在躍遷輻射過程中產(chǎn)生的。

當(dāng)加速電壓超過一臨界值——激發(fā)電壓時，將會出現(xiàn)疊加在連續(xù)譜上的線狀譜線，

即僅在某些特定的波長位置出現(xiàn)的強度很大的譜線，它們稱為特征譜或標識譜。這些譜

線可以分為組，分別命名為K、L、M等系特征譜線，K系特征譜線是原子的外層軌道

電子躍遷到K層軌道時產(chǎn)生的特征譜線，L系特征譜線是原子的外層軌道電子躍遷到L

層軌道時產(chǎn)生的特征譜線，M系特征譜線是原子的外層軌道甩子躍遷到M層軌道時產(chǎn)生

的特征譜線，依此類推。每一系特征譜線都有特定的結(jié)構(gòu)和波長。圖1-4是特征譜線產(chǎn)

生的示意圖。由于每個電子層都有復(fù)雜的能級結(jié)構(gòu)，所以特征譜線也有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，當(dāng)

然，它們的形成要受到電子躍遷法則的制約。電子撞擊的物質(zhì)不同，這些特定波長的

值也不同，每一系的特征譜線都有自己的特定結(jié)構(gòu)和激發(fā)電壓，特征譜線的這些特點反

映了物質(zhì)原子結(jié)構(gòu)的特點。也正是因為這點，才稱這些譜線為特征譜線或標識譜線。所

以，從這些譜線的波長能夠識別原子的結(jié)構(gòu)特點。在圖1-2中，鋁的K層電子的激發(fā)電

壓是20.01kV,所施加的電壓是35kVkV,因此，未出現(xiàn)K系特征譜線。

圖1-4特征譜線產(chǎn)生示意圖

下面是一些元素的特征譜線：

,010,0

鋁：KnX10m；KpX10-X10m;

l0,olo

鐵：KnX10m;KpXlO-XlOm；

鴇：KnXlOin；KpX10-,oX10,om；

鉛：KnX10,0m；KpXlO-,oXlOlom；

特征譜的主要特點是：

1）每一譜線都有特定的波長，電子撞擊的物質(zhì)不同，這些特定波長的值也不同；

2）特征譜可以分成假設(shè)干組，稱為系，每一系的譜線都有自己的特定結(jié)構(gòu)和激發(fā)電

壓，只有電子的加速電壓超過激發(fā)電壓時才能產(chǎn)生該系的特征譜線。當(dāng)電子從其他電子

層向K層躍遷時產(chǎn)生的特征譜線稱為K系特征譜線，類似的有L系、M系、……等系

特征譜線。

特征譜的這些特點反映了物質(zhì)原子結(jié)構(gòu)的特點，運用特征譜線可對材料成分進行分

析，例如X射線熒光光譜分析技術(shù)。

在工業(yè)射線照相檢驗技術(shù)中一般不考慮特征譜線。

射線

射線是具有特定能量的光子流。簡單地說，射線是由放射性同位素的原子核發(fā)

生衰變過程中產(chǎn)生的，也就是在放射性衰變過程中產(chǎn)生的。實際上，射線是在放射性

衰變過程中所產(chǎn)生的處于激發(fā)態(tài)的核，在向低能級的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷過程中產(chǎn)生的輻

射。顯然，射線的產(chǎn)生過程不同于X射線的產(chǎn)生過程。

不同的原子核具有不同的能級結(jié)構(gòu)，所以，不同的放射性元素輻射的射線具有不

同的能量，其射線為線狀譜。

射線也是波長很短的電磁波，在本質(zhì)上與X射線相同。

對于一個射線放射性源，描述它的放射性的是放射性活度。放射性活度定義為放

射性源在單位時間內(nèi)（通常是1s）發(fā)生衰變的核的個數(shù)，單位名稱是貝可（勒爾），單

位符號是Bq。

lBq=1/s

即IBq是Is發(fā)生一個核的衰變。放射性衰變的專用單位符號是Ci,其單位名稱為居

里，

X1010/s

它與貝可的關(guān)系是

X1010Bq

應(yīng)注意的是，活度不等于射線強度。對于同一放射性元素，活度大的源其射線強度也大，

但對不同的放射性元素，不一定存在這樣的關(guān)系。

1.2.4X射線與射線的主要性質(zhì)

1912年物理學(xué)家勞厄等完成了X射線穿過晶體的衍射實驗，證實了X射X10-8?]oo

X108cmo射線也是波長很短的電磁波，在本質(zhì)上與X射線相同。X射線和射線在電

磁波譜中的位置如圖1-5所示。

可見光

無線電波,

E/eV

1.24X10121.24X10*1.24X1中1.24X10-12

1111111

V/Hz

3X1O263X10183X10"3X102

1111111

10-'81010102106

圖1-5電磁波譜

按現(xiàn)代物理的量子理論，X射線和射線是能量為

￡=hv

的光子流。X射線和射線與光在本質(zhì)上完全相同，但X射線和射線的光子的能量遠大

于可見光，所以在性質(zhì)上它們乂存在明顯的不同。X射線和射線的主要性質(zhì)可以歸納

為以下幾個方面：

1）在真空中以光速沿直線傳播，不受電場或磁場的影響。

2）在媒介界面可以發(fā)生反射、折射，但其反射、折射與可見光有很大差異/對于常

見的媒介，X射線不能產(chǎn)生可見光那樣的鏡面反刖，因為媒介界面對它來說太粗糙了；

X射線從一種媒介進入另一種媒介時將發(fā)生折射，但折射率幾乎就等于1,所以雖然發(fā)

生了折射，其方向也幾乎沒有任何改變。

3）X射線也可以發(fā)生干預(yù)、衍射現(xiàn)象，但由于X射線的波長遠小于可見光的波長,

所以干預(yù)、衍射現(xiàn)象只有對很小很小的孔、狹縫等才能觀察到。

4）4可見光不同，X射線對人的眼睛是不可見的，并且它能夠穿透可見光不能穿透

的物體（即對可見光是不透明的物體）。波長短的X射線稱為硬X射線，其光子的能量大，

穿透物體的能力強；波長較長的X射線稱為軟X射線，其穿透物體的能力較弱。

5）當(dāng)X射線射入物體時，將與物質(zhì)發(fā)生復(fù)雜的物理作用和化學(xué)作用，如使物質(zhì)原子

發(fā)生電離、使某些物質(zhì)發(fā)出熒光、使某些物質(zhì)產(chǎn)生光化學(xué)反響等。

6）具有輻射生物效物，能夠殺傷生物細胞，損害生物組織，危及生物器官的正常功

能。

和任何微觀粒子一樣，X射線和射線也具有波粒二象性。

光子與物質(zhì)的相互作用

當(dāng)X射線、射線射入物體后，將與物質(zhì)發(fā)生復(fù)雜的相互作用。這些作用從本質(zhì)上

說是光子與物質(zhì)原子的相互作用，包括光子與原子、原子的電子及自由電子、原子核的

相互作用。其中主要的作用是：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、電子對效應(yīng)和瑞利散射。由于

這些相互作用，一局部射線被物質(zhì)吸收，一局部射線被散射，使得穿透物質(zhì)的射線強度

減弱。

1.3.1光電效應(yīng)

射線在物質(zhì)中傳播時，如果入射光子的能量大

于軌道電子與原子核的結(jié)合能，入射光子與原子的

軌道電子相互作用，把全部能量傳遞給這個軌道電

子，獲得能量的電子克服原子核的束縛成為自由電

子，入射光子消失，這種作用過程稱為光電效應(yīng)。

在光電效應(yīng)中，釋放的自由電子稱為光電子。圖1-6

是光電效應(yīng)的示意圖。圖1-6光電效應(yīng)示意圖

如果入射光子的能量小于軌道電子與原子核的結(jié)合能，不能發(fā)生光電效應(yīng)。光電效

應(yīng)主要發(fā)生在入射光子與原子內(nèi)層軌道電子的相互作用過程中，低能光子與高原子序數(shù)

物質(zhì)發(fā)生相互作用時，光電效應(yīng)具有重要意義。

光電子發(fā)射的方向與入射光子的能量相關(guān)，當(dāng)入射光子的能量較低時，光電子主要

分布在與入射光子方向垂直的方向；隨著入射光子能量的增大，光電子的發(fā)射方向逐漸

傾向于入射光子的方向。

當(dāng)發(fā)生光電效應(yīng)時，在電子層中將產(chǎn)生空位，這將使原子處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，因此,

外層電子將向存在空位的電子層躍遷，使原子回到穩(wěn)定的狀態(tài)。在躍遷過程中，將產(chǎn)生

躍遷輻射，發(fā)射特征X射線。這種輻射通常稱為熒光輻射。伴隨發(fā)射特征X射線（熒光輻

射）是光電效應(yīng)的重要特征。在較高能級的軌道電子填充空位時，可能發(fā)生的另一過程

是俄歇效應(yīng)。即較高能級的軌道電子填充空位時所釋放的能量，可以激發(fā)外層軌道電子，

使其成為自由電子，一般稱為俄歇電子（內(nèi)轉(zhuǎn)換電子）。對輕元素更容易發(fā)生俄歇效應(yīng)。

光電效應(yīng)只能發(fā)生在入射光子與軌道電子的相互作用中，不能發(fā)生在入射光子與物

質(zhì)中自由電子的相互作用過程中。發(fā)生光電效應(yīng)的概率與入射光子的能量和物質(zhì)的原子

序數(shù)相關(guān)，簡單地說，光電效應(yīng)的發(fā)生率隨著入射光子能量增大而降低、隨著物質(zhì)原子

序數(shù)增大而增大。

1.3.2康普頓效應(yīng)

康普頓效應(yīng)由美國物理學(xué)家康普頓首先發(fā)現(xiàn)，我國物理學(xué)家吳有訓(xùn)在證實這種現(xiàn)象

和其規(guī)律性的研究方面作出了重要的奉獻。

入射光子與受原子核束縛較小的外層軌道電

子或自由電子發(fā)生的相互作用稱為康普頓效應(yīng)，也

常稱為康普頓散射。如圖1-7所示，在這種相互作更

用過程中，入射光子與原子外層軌道電子碰撞之一一

后，它的一局部能量傳遞給電子，使電子從原子的（\

電子軌道飛出，這種電子稱為反沖電子，同時，入也

射光子的能量減少，成為散射光子，并偏離了入射5^/

光子的傳播方向。反沖電子和散射光子的方向都相

關(guān)于入射光子的能量，隨著入射光子能量的增加，圖1-7康普頓效應(yīng)示意圖

反沖電子和散射光子的偏離角都減少。

當(dāng)入射光子的能量很低、并與自由電子相互作用時，入射光子的能量將不改變，而

僅僅改變其方向，這個作用過程是非常次要的相互作用過程°

康普頓效應(yīng)發(fā)生的可能性與入射光子的能量和物質(zhì)的原子序數(shù)相關(guān)，原子序數(shù)低的

元素康普頓效應(yīng)發(fā)生的可能性很高；對中等能量的光子，康普頓效應(yīng)對各種元素都是主

要的作用。

在康普頓效應(yīng)中，散射線的波長將增長，增加量為

9_

A/1=24sin

2

式中——散射角；

友—康普頓波長。

對應(yīng)代入有關(guān)的值，得到康普頓波長值為

4=0.0242661xl（r8cm

康普頓波長概念已推廣到其他粒子，用于描述粒子的波動性。粒子的質(zhì)量越大，其康普

頓波長越小，波動性越不顯著。

1.3.3電子對效應(yīng)

能量高于1.02MeV的光子入射到物質(zhì)中時，與物

質(zhì)的原子核或電子發(fā)生相互作用，光子放出全部能量,

轉(zhuǎn)化為一對正、負電子，這就是電子對效應(yīng)（如圖1-8

所示）。在電子對效應(yīng)中，入射光子消失，產(chǎn)生的正、

負電子對在不同方向飛出，其方向與入射光子的能量

相關(guān)。圖1-8電子對效應(yīng)示意圖

電子對效應(yīng)只能發(fā)生在入射光子的能量不小于

1.02MeV時，這是因為電子的靜止質(zhì)量相當(dāng)于0.51MeV能量，一對電子的靜止質(zhì)量相當(dāng)

于1.02MeV的能量，從能量守恒定律，顯然，只有入射光子的能量不小于1.02MeV時

才可能轉(zhuǎn)化為一對正、負電子，多余的能量將轉(zhuǎn)換為電子的動能。

入射光子與原子的電子發(fā)生作用也可以產(chǎn)生電子對效應(yīng)，但其發(fā)生的可能性遠小于

入射光子與原子核相互作用過程，并且，入射光子的能量應(yīng)不小于2.04MeV。

電子對效應(yīng)發(fā)生的可能性與物質(zhì)原子序數(shù)的平方成正比，近似與光子能量的對數(shù)成

正比，因此電子對效應(yīng)在光子能量較高、原子序數(shù)較高時是一種重要的作用。在電子對

效應(yīng)中產(chǎn)生的正電子壽命很短，在它運動快要停止時將與負電子結(jié)合，轉(zhuǎn)化為兩個能量

為0.51MeV的光子.

1.3.4瑞利散射

瑞利散射是入射光子與原子內(nèi)層軌道電子作用的散射過程。在這個過程中，一個束

縛電子吸收入射光子后躍遷到高能級，隨即又釋放一個能量約等于入射光子能量的散射

光子，光子能量的損失可以不計。簡單地說，

也可以認為這是光子與原子發(fā)生的彈性碰

撞過程。

瑞利散射發(fā)生的可能件與物質(zhì)的原子

序數(shù)和入射光子的能量相關(guān)，與原子序數(shù)的

平方近似成正比，并隨入射光子能量的增大

而急劇減小。在入射光子能量較低（例如

0.5?200keV）必須注意瑞利散射。

圖1-9概括了光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、

電子對效應(yīng)與光子能量和與物質(zhì)的原子序

數(shù)的關(guān)系。圖1-9主要作用與光子能量及原子序數(shù)的關(guān)系

射線衰減規(guī)律

根本概念

當(dāng)X射線或射線射入物體時，其光子將與物質(zhì)發(fā)生復(fù)雜的相互作用，主要的相互

作用是光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、電子對效應(yīng)和瑞利散射，由于這些相互作用使從物體透

射的一次射線強度低于入射射線強度，這稱為射線強度發(fā)生了衰減。

總結(jié)這些相互作用，可以看到，入射射線經(jīng)過與物質(zhì)的相互作用后，在出射的射線

中將包含透射的一次射線（未與物質(zhì)發(fā)生作用，直接穿透物體）、散射線（康普頓散射線、

瑞利散射線、熒光輻射等）、電子（光電子、反沖電子、俄歇電子等）。也就是，入射光

子的能量，除了透射一次射線局部外，一局部轉(zhuǎn)移到能量或方向改變了的光子那里，一

局部轉(zhuǎn)移到與之相互作用的電子或產(chǎn)生的電子那里。轉(zhuǎn)移到電子的那局部能量，由于電

子可以與物質(zhì)相互作用而有相當(dāng)局部損失在物體之中。前面的過程稱為散射，后面的過

程稱為吸收。也就是說，入射到物體的射線，因為一局部能量被吸收、一局部能量被散

射而受到減弱，使其強度發(fā)生了衰減。

按射線的能量，可以將射線分為單色射線和連續(xù)譜射線。

單色射線是指射線的能量是單一的，即射線只含有一種能量的光子，也就是射線是

單一波長的。類似于可見光不同波長的光具有不同的顏色，也就稱單一能量的射線為單

色射線。

連續(xù)譜射線是指射線包含連續(xù)分布能量的射線，即射線含有不同能量的光子，或者

說，射線的波長包含從一個波長到另一波長的一段波長范圍。因此，它的射線譜應(yīng)是一

連續(xù)譜。通常的X射線源在某一高壓下產(chǎn)生的X射線就是連續(xù)譜射線。

在射線檢測中，需把射線狀況區(qū)分為寬束射線和窄束射線。

從上節(jié)描述的光子與物質(zhì)的相互作用可以看到，穿過一定厚度的物體后，透射射線

中將包括以下的射線：一次射線、散射線和電子等。所謂寬束射線和窄束射線，簡單地

說，就是是否考慮散射線。如果到達檢測器（膠片）的射線只有一次射線，那么稱為窄

束射線；如果到達檢測器（膠片）的射線除了一次射線外還含有散射線，那么稱為寬束

射線。透射的一次射線一般記為/D，透射的散射線一般記為/s。圖1-10是窄束射線和

寬束射線的示意圖。

a）

圖1-10窄束射線和寬束射線的示意圖

a）窄束射線b）寬束射線

1.4.2單色窄束射線衰減規(guī)律

實驗說明，射線穿透物體時其強度的衰減

與吸收體（射線入射的物體）的性質(zhì)、厚度及

射線光子的能量相關(guān)。對于一束射線，在均勻

A

的媒介中，在很小的厚度范圍內(nèi)強度的衰減量

與入射射線強度和穿透物體的厚度成正比，按

照圖1-11所示的符號，即

△/=-///AT

對此式積分，那么可得到通常所寫的關(guān)系

(1-7)圖171單色窄束:射線哀減規(guī)律

式中/0——入射射線強度；

/——透射射線強度；

T—吸收體厚度；

〃線衰減系數(shù)（cm1）o

這就是射線衰減的根本規(guī)律，即單色窄束射線的衰減規(guī)律。

這個公式指出，射線穿過物體時的衰減程度以指數(shù)規(guī)律相關(guān)于所穿透的物體厚度，

因此，隨著厚度的增加透射射線強度將迅速減弱。當(dāng)然，衰減的程度也相關(guān)于射線本身

的能量，這表達在公式中的線衰減系數(shù)。對式（1-7）兩邊取對數(shù)，進行簡單的運算，得

到

1g—=-0.4344

/()

此式給出了單色窄束射線穿過一定厚度物體時的衰減的特點。

在式（L7）中出現(xiàn)的線衰減系數(shù)是一個重要的系數(shù)。入射到物體中的射線的光子,

在穿行一段距離時，有的與物質(zhì)發(fā)生了相互作用，有的沒有與物質(zhì)發(fā)生相互作用，線衰

減系數(shù)表示的就是入射光子在物體中穿行單位距離時（例如1cm）,平均發(fā)生各種相互作

用的可能性。線衰減系數(shù)可以寫成

〃=T+<7c+（TR^K

式中——光電效應(yīng)的線衰減系數(shù)；

C——康普頓效應(yīng)的線衰減系數(shù)；

R---瑞利散射的線衰減系數(shù)；

——電子對效應(yīng)的線衰減系數(shù)。

如果將所描述的各種相互作用按照吸收和散射分析，那么線哀減系數(shù)可以簡寫成

//=r+ET

式中——線吸收系數(shù)；

—線散射系數(shù)。

在理論上常用質(zhì)量衰減系數(shù)，即線衰減系數(shù)除以物質(zhì)密度所得到的值，常記為〃m，這樣

有

=W（1-8）

P

其中為物質(zhì)密度。相應(yīng)地也可以寫出

Pm=工,〃+6〃

線衰減系數(shù)表示了射線穿透物體時其強度衰減的特性，它既與射線的能量有關(guān)，也

與射線所穿過物質(zhì)的原子序數(shù)有關(guān)。對同一種物質(zhì)，射線的能量不同時衰減系數(shù)不同；

同一能量的射線，入射到不同物質(zhì)時衰減系數(shù)也不相同。圖L12、圖1-13、圖1T4分

別是鐵、鋁、鉛、的線衰減系數(shù)（圖中R曲線是瑞利散射局部，PE曲線是光電效應(yīng)局

部，C曲線是康普頓效應(yīng)局部，PP曲線是電子對效應(yīng)局部，7曲線是總的線衰減系數(shù)）。

圖1T2鐵的線衰減系數(shù)圖1T3鋁的線衰減系數(shù)

圖1-14鉛的線衰減系數(shù)

對于常用的能量和常見的物質(zhì)，實驗研究指出，在射線的吸收限之間近似有

/y核3萬

式中人——系數(shù)；

z—吸收體的原子序數(shù)；

—入射射線的波長。

這個式子具體地表示了質(zhì)量衰減系數(shù)與物質(zhì)的原子序數(shù)和射線能量（光子的能量或射線

的波長）的關(guān)系。這個式子說明，對同樣能量的射線，物質(zhì)的原子序數(shù)越大，物質(zhì)的密

度越大，射線在物體中受到的衰減也越大；對不同能量的射線，當(dāng)穿過同一種物體時，

能量低的射線將受到更大的衰減。

當(dāng)物體為混合物或化合物時，假設(shè)構(gòu)成物體的各元素的百分比含量分別為1％、卬2、

卬3、……，相應(yīng)的質(zhì)量衰減系數(shù)分別為ml、m2、m3、……，那么物體的質(zhì)量衰

減系數(shù)可按下式計算

+嗎/2+%m3+.......

例如，三氧化二鋁（AI2O3）對（）.05MeV能量的射線可按下式計算其線衰減系數(shù)。從有

關(guān)手冊查到

鋁（AI）：相對原子質(zhì)量A=27；質(zhì)量衰減系數(shù)值〃n，/g

氧（O）：相對原子質(zhì)量A=16；質(zhì)量衰減系數(shù)值〃m2/g

AI2O3的密度:〃=3.90?4.10g/cm，取其值為3.95g/cm'

用上述數(shù)據(jù)計算

4m=0.357x[2x27/（3x16+2x27）]+0.21lx[3x16/（3x16+2x27）]

（cm2/g）

因此

即三氧化二鋁（AhOs-'o

在實際應(yīng)用中，常引入半厚度（半值層、半價層）描述吸收體對一定能量射線的衰

減。半厚度是指使入射射線的強度減弱為其值的1/2的物體厚度，記為因此有

1=12%=一

2

所以

._In2_0.693

/h=-----=---------(1-9)

〃4

可見，同一吸收體對不同能量的射線，其半厚度值不同；不同吸收體對同一能量射線,

其半厚度值也不同。利用這個關(guān)系對/、、丁?？勺骱唵斡嬎?。

*1.4.3寬束連續(xù)譜射線的衰減規(guī)律

在射線照相檢驗中使用的X射線是連續(xù)譜射線，所以必須考慮連續(xù)譜X射線的衰減

規(guī)律。按照前面對單色窄束射線衰減的討論，可以知道，當(dāng)連續(xù)譜射線穿過一定厚度的

物體時，連續(xù)譜中不同能量的射線衰減的情況將不同。因此，式(1-7)描述的射線衰減

規(guī)律，不能簡單地應(yīng)用于寬束、連續(xù)譜射線情況。

由于不同能量的射線，穿過同樣厚度的物體時所受到的衰減并不相同，使連續(xù)譜射

線的衰減規(guī)律變得復(fù)雜。顯然，如果采用式(1-7)對連續(xù)譜射線進行計算，那么必須對

各波長分別進行計算，這將是相當(dāng)復(fù)雜的。因此，在討論連續(xù)譜射線的衰減規(guī)律時，常

引入一個等效波長，采用這個波長對連續(xù)譜射線的衰減規(guī)律進行近似的分析、計算。等

效波長對應(yīng)的射線的半值層厚度應(yīng)與連續(xù)譜射線的半值層厚度相同。在實際的射線照相

檢驗中，一般都是寬束射線情況，因此，應(yīng)討論的是寬束連續(xù)譜射線的衰減規(guī)律。

對于寬束連續(xù)譜射線的衰減規(guī)律。這時透射射線強度應(yīng)為一次射線和散射射線強度

之和，即

/=/D+，S

當(dāng)考慮單色寬束射線情況時，代替式(1-7)應(yīng)寫

/D=一

關(guān)于散射線常引入散射比，常記為〃，它等于

n=IS/ID(1-10)

這樣有

-/zr

，s=n/oe

/=/D+/S=(l+〃)乙送―"(1-11)

在理論研究中，也常引入積累因子，常用符號8記，即

B=l+Is/ID

這樣，式(1-9)又可寫成

I=BIoe-陽(1-12)

對寬束連續(xù)譜射線嚴格地處理將比擬復(fù)雜，但只要認為式(1-9)中的線衰減系數(shù)

是對應(yīng)于射線等效波長的線衰減系數(shù)，那么式(1-9)也就可以近似應(yīng)用于寬束連續(xù)譜射

線的情況。

顯然，對同一連續(xù)譜X射線，穿過的厚度不同時，對應(yīng)的等效波長也會不同。簡單

地說，隨著穿過物體厚度的增加，連續(xù)譜射線的透射射線的等效能量，或者說透射射線

的等效波長與入射射線相比將發(fā)生“硬化〃，即等效能量提高，或者說等效波長減小，

這種變化就稱為連續(xù)譜射線的硬化。表L1給出的是恒壓X射線機的連續(xù)譜射線穿過物

體時其半值層厚度的變化，表中的“同質(zhì)系數(shù)〃是第一半值層厚度與第二半值層厚度之

比。實驗得到的寬束連續(xù)譜射線穿過一定厚度物體的吸收曲線如圖175所示。從圖中可

以看到，線衰減系數(shù)(曲線切線的斜率)隨射線穿透物體厚度的增加而不斷變化，即射

線不斷硬化，但當(dāng)厚度到達一定值之后，線衰減系數(shù)就近似為一定值，此后變化很小，

也就是連續(xù)譜射線近似成為單色射線。

表1-1恒壓X射線機的輻射特性

恒壓第一半值層/mm第二半值層/mm同質(zhì)系數(shù)等效能量/keV

平均能量/keV

/kVAlCuAlCuAlCuCu

100

200102

250121122

a）b）

圖1-15寬束連續(xù)譜射線吸收曲線

a）吸收曲線b）衰減系數(shù)曲線

寬束連續(xù)譜射線穿過一定厚度物體時的等效線衰減系數(shù)"可如下求出。如圖1-15

所示，在圖中取距離很小的A、8兩點，它們對應(yīng)的厚度分別為■和72,對應(yīng)的透射射

線強度分別為人和/2。記寬束連續(xù)譜射線在這一厚度的線衰減系數(shù)為"，那么按單色窄

束射線的衰減規(guī)律有

V

人

兩邊取對數(shù)

lg；=一〃(5-Tjlge

1\

因此有

（乙M）

如果/2=。/2,那么交與■的厚度差將等于對應(yīng)的半值層厚度。

復(fù)習(xí)題

1.簡述核力的根本特點。

答：核力具有以下性質(zhì)：

1）核力是一種短程力，隨著距離增大，作用力急劇減小。作用距離為10*m。

2）核力具有飽和性，一個核子（質(zhì)子、中子）只與相鄰的核子發(fā)生作月。

3）核力與電荷大小無關(guān)，它比電場力強得多，質(zhì)子和中子都受核力的作用。

核力的上述性質(zhì)決定了原子核的穩(wěn)定性特性。精確的測定發(fā)現(xiàn)，原子核的質(zhì)量總是小

于構(gòu)成原子核的質(zhì)子和中子的質(zhì)量和。即核子結(jié)合構(gòu)成原子核時質(zhì)量減少了。按照相對論

的質(zhì)能關(guān)系，質(zhì)量減少表示釋放了能量。即核子結(jié)合構(gòu)成原子核時將釋放能量，釋放的能

量稱為原子核的結(jié)合能。原子核不同結(jié)合能也不同，每個核子的平均結(jié)合能也不同。

2.放射性衰變有哪些主要方式？試述放射性衰變規(guī)律。

答：

3.試述X射線和射線的主要性質(zhì)。

答：1〕在真空中以光速沿直線傳播，不受電場或磁場的影響。

2）在媒介界面可以發(fā)生反射、折射，但其反射、折射與可見光有很大差異。對于常

見的媒介，X射線不能產(chǎn)生可見光那樣的鏡面反射，因為媒介界面對它來說太粗糙了；

X射線從一種媒介進入另一種媒介時將發(fā)生折射，但折射率幾乎就等于1,所以雖然發(fā)

生了折射，其方向也幾乎沒有任何改變。

3）X射線也可以發(fā)生干預(yù)、衍射現(xiàn)象，但由于X射線的波長遠小于可見光的波長,

所以干預(yù)、衍射現(xiàn)象只有對很小很小的孔、狹縫等才能觀察到。

4）與可見光不同，X射線對人的眼睛是不可見的，并且它能夠穿透可見光不能穿透

的物體（即對可見光是不透明的物體）。波長短的X射線稱為硬X射線，其光子的能量大，

穿透物體的能力強；波長較長的X射線稱為軟X射線，其穿透物體的能力較弱。

5）當(dāng)X射線射入物體時，將與物質(zhì)發(fā)生復(fù)雜的物理作用和化學(xué)作用,如使物質(zhì)原子

發(fā)生電離、使某些物質(zhì)發(fā)出熒光、使某些物質(zhì)產(chǎn)生光化學(xué)反響等。

6）具有輻射生物效應(yīng)，能夠殺傷生物細胞，損害生物組織，危及生物器官的正常功

能。

和任何微觀粒子一樣，X射線和射線也具有波粒二象性。

4.連續(xù)譜X射線強度分布有哪些特點？

5.簡述特征X射線的根本理論。

6.簡述光子與物質(zhì)相互作用的主要過程。

7.簡述寬束射線、窄束射線概念。

8.試述X射線和射線穿過物體時的衰減規(guī)律。

9.簡述原子結(jié)構(gòu)行星模型的根本理論。

10.連續(xù)譜射線穿過一定厚度的物體后發(fā)生了哪些變化?簡述產(chǎn)生這些變化的原因。

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第一章?lián)Q檔桿總成概述1

第一節(jié)換檔桿總成定義1

第二節(jié)換檔桿總成行業(yè)開展歷程