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电离辐射与物质的相互作用

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2电离辐射与物质的相互作用

2电离辐射与物质的相互作用

2电离辐射与物质的相互作用电离辐射是指能够将物质中的原子或分子转化为带正电或负电离子的辐射。

这种辐射可以是电子、质子、中子、X射线、γ射线等。

当这些带电粒子通过物质时，它们与物质发生相互作用，引起原子或分子的电离和激发。

这种相互作用的过程对于理解电离辐射的性质和应用非常重要。

在物质中，重带电粒子与原子核和电子发生相互作用。

对于比较重的带正电粒子（如质子和α粒子），主要的相互作用是库仑碰撞和电子抛出。

库仑碰撞是指带正电粒子与原子核进行相互作用，通过库仑力来改变粒子的方向和动能。

这种碰撞过程会造成原子核的激发和电离，而带正电粒子的电荷得到补偿后继续前进。

电子的抛出是指带正电粒子与电子进行相互作用，由于带正电粒子的高能量和靠近距离，会导致电子从原子轨道中被脱离，形成正电离子。

对于带负电粒子（如电子），主要的相互作用是库仑碰撞和电离碰撞。

库仑碰撞是指带负电粒子与原子核进行相互作用，通过库仑力来改变粒子的方向和动能。

不同于质子和α粒子，电子与原子核的库仑碰撞能导致电子的散射和损失能量，而不会引起原子核的激发和电离。

电离碰撞是指带负电粒子与原子中的电子进行相互作用，由于电荷的相反和靠近距离，电子会被带负电粒子的高能量电流所激发和抛出，形成自由电子和正电离子。

总体而言，电离辐射与物质的相互作用是一个复杂的过程，它涉及到带电粒子的能量、动量、电荷和质量等因素，以及物质中原子和分子的结构和特性。

这种相互作用的结果包括电子的激发、电离和损失能量，原子和分子的电离、激发和捕获，以及辐射的发射和吸收等。

电离辐射与物质的相互作用在许多领域具有重要的应用价值。

在核能产生和放射治疗中，电离辐射的相互作用被用于能量的释放和损伤的产生。

在材料科学和半导体工业中，电离辐射被用于改变材料的物理和化学性质。

在空间探测和核物理研究中，电离辐射的相互作用被用于探测和测量粒子的能量和性质。

总之，电离辐射与物质的相互作用是一门复杂而有趣的科学。

电离辐射随机效应

电离辐射随机效应

电离辐射随机效应介绍电离辐射指的是带有足够能量的辐射，具有足够能量的辐射束可以移除原子或分子中的一个或多个电子。

当电离辐射与物质相互作用时，会引发一系列的随机效应。

本文将详细探讨电离辐射随机效应的原理、影响因素以及相关应对措施。

原理电离辐射随机效应是指当电离辐射与物质相互作用时，其效应的具体结果是无法预测的。

这是因为电离辐射与物质的相互作用是随机的，受到多个因素的影响，包括辐射的能量、剂量、时间等。

辐射的能量是指辐射粒子所具有的能量，能量越高，辐射带来的影响越大。

辐射的剂量是指单位时间内受到的辐射能量，即辐射强度。

剂量越高，辐射带来的影响也越大。

时间是指物质受到辐射的时间长度，不同的辐射作用时间不同，对物质的影响也不同。

影响因素电离辐射随机效应的具体表现受到多个因素的影响，以下是一些常见的影响因素：1. 辐射能量辐射的能量越高，辐射带来的影响越大。

当辐射粒子能量超过一定的阈值时，它们可以穿透生物组织并破坏细胞结构，导致细胞损伤甚至死亡。

2. 辐射剂量辐射剂量是指单位时间内受到的辐射能量。

辐射剂量越高，辐射带来的影响越大。

长期接受高剂量辐射会增加罹患癌症等疾病的风险。

3. 辐射时间辐射时间是指物质受到辐射的时间长度。

长时间的辐射会导致细胞损伤，增加罹患癌症的风险。

电离辐射的随机效应电离辐射的随机效应主要包括以下几个方面：1. 细胞损伤电离辐射与细胞相互作用时，会破坏细胞的结构和功能。

辐射会直接或间接地与DNA分子相互作用，导致DNA损伤，进而影响细胞的正常生理功能。

长期接触辐射会增加罹患癌症等疾病的风险。

2. 遗传效应电离辐射还可能对遗传物质产生影响。

当辐射直接影响到生殖细胞的DNA时，会导致遗传物质的变异和突变。

这可能会对后代的健康产生不良影响。

3. 癌症风险增加长期接触辐射会增加罹患癌症等疾病的风险。

电离辐射破坏了细胞的正常功能，导致异常细胞的形成。

这些异常细胞可能会无限制地繁殖，最终发展为癌症。

电离辐射的间接作用

电离辐射的间接作用

电离辐射的间接作用
电离辐射的间接作用是指辐射通过与物质相互作用，产生带电粒子或自由基等中间产物，然后这些中间产物继续与物质相互作用，造成生物、化学和物理效应。

1. 生物效应：电离辐射的间接作用可以导致DNA链断裂、碱
基损伤和细胞死亡等生物效应。

辐射通过与细胞内水分子相互作用，产生自由基，然后自由基与细胞内的DNA、蛋白质等
生物大分子相互作用，导致细胞核酸和蛋白质结构的破坏，影响细胞的正常功能。

2. 化学效应：中间产物如自由基在化学反应中起着重要的作用。

自由基可以与有机分子、无机物质相互作用，引发氧化反应、还原反应、氢交换反应等。

这些化学反应可以导致化学物质的变性、降解、生成新的化学物质，影响生物体内的化学平衡。

3. 物理效应：电离辐射的间接作用还可以引发物理效应。

例如，中间产物的产生会导致能量的释放，形成微观等离子体、电磁辐射等。

这些物理效应可以对物质的结构和性质产生影响，例如电离辐射可以通过影响材料中的晶体缺陷来改变材料的磁性和导电性。

总之，电离辐射的间接作用通过中间产物与物质相互作用，引发生物、化学和物理效应，对生物体和物质产生不可逆转的影响。

2020年国家核技术利用辐射安全与防护考核题目(含答案)

2020年国家核技术利用辐射安全与防护考核题目(含答案)

绝密★启用前1国家核技术利用辐射安全与防护考核题目一、单项选择题（共30题，每题1分，共30分）1、电离辐射与物质的相互作用过程是（）A:一种化学变化B:一种生物变化C：电离辐射与物质之间能量转移的过程D:物质把能量转移给电离辐射的过程2、在内照射条件下，下述粒子或射线，其危害作用最大的是A:Y B:β C:a D:中子3、甲级非密封源工作场所的日等效操作量为：A:>3×10E+9Bq B:>4×10E+8Bq C:>5×10E+9Bq D:>6×10E+9Bq4、关于个人剂量计的佩带，下述说法错误的是：A:个人剂量计一般佩带在左胸前B：当辐射主要来自人体背面时，剂量计应佩带在背部中间C：四肢特别是手部所受剂量较大时，应佩带附加的剂量计D:带有防护围裙工作的情况，需要使用两个剂量计，均佩带在围裙内侧5、ICRP 和IAEA 分别是什么国际组织/机构的简称（） A：国际放射委员会、国际原子能机构B:国际放射委员会、中国原子能机构C：世界卫生组织，中国原子能机构D：世界卫生组织，国际原子能机构6、乙级非密封源工作场所的日等效操作量为：A:1×10E+7-3×10E+9Bq B:2×10E+7-4×10E+9Bg C:3×10E+7-5×10E+9Ba D:4×10E+7-6×10E+9Bq7、我国基本标准中公众个人剂量限值是每年A:20mSv B:1mSv C:10mSv D:50mSv8、放射源0405CS000013名词解释（）.A:IV、V类放射源B:2004年05月生产的C：国内2005年生产的00001号III类放射源D:CS-1379、中子不带电，不能使物质直接电离.利用中子与（) 相互作用后产生的次级带电粒子来测量中子. A:电子 B:质子 C:原子核 D:原子10、下列哪个不属于内照射防护的措施？（）.A:包容、隔离 B:净化、稀释C:遵守操作规程做好个人防护措施等 D:增大与放射源的距离11、. 内照射防护的基本原则是制定各种规章制度，采取各种有效措施阻断（）进入人体的各种途径，在（）原则的范围内，使摄入量减少到尽可能低的水平.A：电离辐射，最优化 B：电离辐射，安全第一C：放射性物质，最优化 D:放射性物质，安全第一12、常用来测量a射线的强度的是（）.A:硫化锌ZnS（Ag) B：锂玻璃闪烁体Li20·2Si02（Ce）C：碘化钠Nal（TI）探测器 D:碘化艳Csl（TI）探测器13、有关单位应按照要求将辐射工作场所将分为：A:洁净区和污染区 B:控制区和监督区C：安全区和危险区 D：辐射区和非辐射区14、典型成年受检者头部X射线CT检查的剂量指导水平A:30mGy B:40mGy C:50mGy D:60mGy15、根据国际基本安全标准，下述哪种人员所受电离辐射照射可视为职业照射（）.A：高空飞行的民航机组人员 B:磁共振检查的医生C：抱着婴儿患者做X线检查的母亲 D：到医院做X线、CT检查的病人16、第一次发现了放射性A:居里夫人 B:贝克勒尔 C:伦琴 D:查德威克17、下面关于决定原子核的稳定性的因素是（）.A:温度 B:压力 C：质子和中子数 D:最外层轨道电子数18、天然辐射源对世界成年人造成的平均年有效剂量约为---- A:2.4 mSv B:5.0mSv C:10 mSv D:1 mSv19、对于放射性核素进入体内后的内照射而言，同样吸收剂量的不同辐射射线对人体伤害的程度顺序是（）.A：y>β>a B：a>y>βC:a>B>y D:以上都不对20、在下列哪个工作场所工作的人员要注意内照射防护(）A:开放型放射性场所 B：操作钻60放疗设备或电子直线加速器C:X射线机周围 D：使用小型密封源。

第1章电离辐射与物质相互作用

第1章电离辐射与物质相互作用
NdI/I
dx
2.带电粒子与靶物质原子的碰撞过程
在核工程和核技术应用领域内，主要涉及辐射能量为几kev到20Mev 的范围内。在这个能量范围内，带电粒子穿过靶物质时主要通过库伦 力与靶物质原子发生相互作用，主要有四种作用方式。
（1）带电粒子与靶物质原子中核外电子的非弹性碰撞
入射带电粒子与物质原子的核外电子通过库伦力作用发生非弹 性碰撞，引起原子电离和激发。此过程中，核外电子获得能量， 带电粒子的能量减少，速度降低，通过这种方式损失能量称为电 离能量损失。一般是带电粒子穿过物质时损失能量的主要方式。
• 快速电子与物质的相互作用有：（1）与原子的电子发生非弹性 碰撞，引起原子的电离和激发；（2）核弹性库伦散射，散射严 重；（3）在电子减速或加速的过程中发射电磁辐射（轫致辐 射）；（4）正电子或负电子的湮灭。
• 虽然电离和激发仍是重要的，但轫致辐射的作用不能随意的忽略。 并且在与轨道电子的一次作用中，可以损失相当大份额甚至全部 的能量，并显著改变自己的运动方向。
• 对快电子来说，电离能量损失Sion仍是能量损失的重要方式，但 辐射能量损失Srad也占重要的地位，当电子能量达到几Mev时， 二者几乎相当。由于电子的质量小，核碰撞能量损失Sn所占份 额很小，但这会引起严重的散射。
二、重带电粒子与物质的相互作用
• 在我们感兴趣的能量范围内（大约0.1Mev到20Mev）的重带电 粒子与物质的主要相互作用有：（1）与原子的电子发生非弹性 碰撞，导致原子电离和激发，但粒子的运动方向几乎没有什么变 化；（2）电荷交换，即俘获和损失电子；（3）与核的弹性碰撞 （卢瑟福散射）；（4）核反应。
Scattering s e in
Absorption a γ f
Total

2 电离辐射与物质的相互作用(重带电粒子)

2 电离辐射与物质的相互作用(重带电粒子)

d.

与物质的电子密度NZ成正比
物质密度越大，物质中原子的原子序数越高，则此种物
质对重带电粒子的阻止本领也越大
2009/9/14
23/41
原子的阻止本领
原子核对入射离子的阻止作用称为核阻止。 当入射粒子速度很低时，阻止本领是两种成
分的叠加。一部分是电子阻止本领，就是入 射粒子的能量转移给靶物质原子中的电子； 另一部分是核阻止本领，就是能量转移给靶 物质中的原子核。
电离——核外层电子克服束 缚成为自由电子，原子成为 2009/9/14 正离子。
激发——使核外层电子由低能级 跃迁到高能级而使原子处于激发 6 状态，退激发光。
带电粒子通过物质
物质中原子被电离，在 粒子通过的路径上形成 许多离子对：
正离子和自由电子
+ + ++ + + - ++ +++ -+ + ++ -+ +---+ - - + ++ - -+ -
湮没辐射(Annihilation)
一个粒子与其相应的反粒子发生碰撞时，其
质量可能转化为光辐射，这种辐射称为湮没 辐射。湮没辐射与两个碰撞粒子之间遵循质 量守恒和能量守恒定律。
2009/9/14
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2.1.2 带电粒子的能量损失
一定能量的带电粒子进入物质后，通过多次
弹性和非弹性碰撞过程，其能量逐步减少， 带电粒子速度被慢化。 带电粒子在物质中的能量损失与带电粒子的 种类、能量及吸收物质的性质有关。 单位路径上带电粒子损失的能量称为带电粒 子能量损失率，或称为物质对带电粒子的阻 止本领，用符号-dE/dX表示。

2020年国家核技术利用辐射安全与防护考核试题练习题

2020年国家核技术利用辐射安全与防护考核试题练习题

2020年国家核技术利用辐射安全与防护考核试题练习题1.单选（）是用来度量不带电粒子(如光子和中子等)与物质相互作用时，能量转移的物理量，适用于中子、光子照射的剂量计算。

A：比释动能B：吸收剂量C：剂量当量D：照射量正确答案是A2.单选人们在实际工作、生活中可能遇到的射线，其中是带电粒子的是（）（）A：X射线B：β粒子C：中子D：y射线正确答案是B3.单选当一个光子与物质原子中一个核外电子作用时，可能将全部能量交给电子，获得能量的电子脱离原子核的束缚而成为自由电子(光电子)，这一过程叫作（）-A：康普顿效应B：电子对效应C：光电效应D.吸收正确答案是：C4.单选放射性活度的专用单位为（）（）A：XXX（Bq）B：居里(Ci)C：当量剂量（Sev）D：半衰期(T/z)正确谜底是A5..单项选择（）第一个提出了放射性术语，发现了铺。

A：XXXB：XXXC：XXXD：XXX正确谜底是D6.单选第一次发现了放射性A：XXXB：XXXC：XXXD：XXX正确答案是B，7.单选发现了X射线。

A：XXXB：XXXC：XXXD：XXX正确答案是C8.单选定期出版关于电离辐射防护的推荐书。

A：国际原子能机构B：XXXC：WHOD：国际放射防护委员会ICRP谜底D9.单项选择《X射线计算机断层拍照放射要求》（GBZ165-2012）划定CT机房的墙壁应有足够的防护厚度，距离机房外外表0.3m处的空气比释动能率应不大于（）μSv/h。

A：0.5B：2.5C：3D：1.5正确谜底是B10.单选电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB-2002)中将电离辐射对人体健康的有害效应分为随机性效应和确定性效应。

ICRP第60号出版物指出辐射防护的目的是（）。

A：防止确定性效应的发生，减少随机性效应的发生率，使之达到可以接受的水平B：防止发生躯体效应，避免发生遗传效应C：防止随机性效应的发生，减少确定性效应的发生率D：防止发生遗传效应答案A11.单选《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB-2002）规定：公众中关键人群组的成员所受到的平均剂量估计值不应超过下述限值（）（除特殊1情况外）。

电离辐射的分析原理

电离辐射的分析原理

电离辐射的分析原理电离辐射的分析原理是指利用辐射对物质产生电离作用，通过对电离过程的研究，可以获得物质的组成、结构和性质等信息。

电离辐射的主要形式有X射线、γ射线和离子束等。

下面将从电离过程的基本原理、分析技术和应用领域等方面介绍电离辐射的分析原理。

1. 电离辐射的基本原理电离辐射的基本原理是指辐射与物质相互作用时，能量转移给原子或分子的过程中，原子或分子中的电子被激发或离去的过程。

电离辐射一般包括两个过程：一是辐射与物质的相互作用过程，二是辐射能量转化为物质中的自由电子能量的过程。

当辐射与物质相互作用时，其能量可以以三种方式传递给物质：光电效应、康普顿散射和电子对产生。

光电效应是指辐射入射到物质上时，能量足够大的光子可以将束缚在原子内的电子打出，形成光电子。

康普顿散射是指辐射与物质中的自由电子碰撞后散射出去，能量由辐射转移给电子，电子则获得动能。

电子对产生是指辐射入射到物质中时，光子能量大于1.022 MeV时，可以与原子核发生相互作用，产生正电子和电子对。

2. 电离辐射的分析技术电离辐射的分析技术主要包括X射线荧光分析、γ射线分析和离子束分析等。

（1）X射线荧光分析X射线荧光分析是利用物质受到X射线或γ射线照射时，样品中的元素会发射出特定能量的X射线的现象，通过检测和分析发射的X射线，可以获得样品的成分信息。

其主要的原理是利用入射到样品中的X射线或γ射线与样品中的原子发生相互作用，使原子电子跃迁到高能级，然后再经过自发辐射跃迁到低能级，释放出X射线。

通过测量这些特定能量的X射线的强度和能谱分布，可以确定样品中元素的含量和种类。

（2）γ射线分析γ射线分析是利用物质受到γ射线照射时，样品中的元素会发射出特定能量的γ射线或/和激活产生一种新的元素核素的现象，进而通过检测和分析发射的γ射线来确定样品的成分信息。

其基本原理是γ射线与物质发生相互作用，通过衰变或激发过程产生特定能量的γ射线。

通过测量这些γ射线的强度和能谱分布，可以获得样品中元素的信息。

电离辐射和非电离辐射区别

电离辐射和非电离辐射区别

电离辐射和非电离辐射区别
电离辐射和非电离辐射是两种不同类型的辐射，其区别主要在于辐射与物质发生相互作用的方式和效果。

1. 相互作用方式：电离辐射是高能辐射，具有足够的能量将原子或分子中的电子从其轨道中移除，使其电离。

电离辐射主要包括阿尔法粒子、贝塔粒子、伽马射线和X射线等。

而非电离辐射是低能辐射，其能量不足以将原子或分子电离，而是通过激发分子或原子的内部能级，使其跃迁并释放能量。

常见的非电离辐射包括紫外线、可见光、红外线和微波等。

2. 作用效果：电离辐射的能量很高，能够与物质相互作用产生电离，这意味着它们能够引起生物体内部的化学反应，可能对细胞和组织造成损害。

电离辐射的辐射量较大时，会对人体造成直接的伤害，可能导致放射性疾病，比如癌症。

而非电离辐射的能量相对较低，其作用主要是通过激发或引起分子振动、转动等过程，对生物体影响较小。

非电离辐射常见的影响包括引起皮肤晒伤、眼睛刺激和可能的热效应等。

综上所述，电离辐射和非电离辐射主要区别在于作用方式和效果。

电离辐射具有高能量、能够引起电离效应并对细胞和组织造成严重损害，而非电离辐射能量较低，作用效果相对较小。

第2章电离辐射与物质的相互作用.

第2章电离辐射与物质的相互作用.

第2章电离辐射与物质的相互作用.第二章电离辐射与物质的相互作用个人觉得第二章是整个内容中理论性最强的一部分,要掌握这些内容得多看几遍书才行,要是感到不好理解的话,只能死记了!而且整个第二章内容已经很精简了,短短的二十页内容,几乎处处都是考点,好好多看几遍书才行!第一节带电粒子与物质的相互作用一、带电粒子与物质相互作用的主要方式:1、与核外电子发生非弹性碰撞;2、与原子核发上非弹性碰撞;3、与原子核发上弹性碰撞;4、与原子核发生核反应掌握以上各种作用方式的作用过程以及每种作用的关系式、由关系式得出的结论。

掌握概念电离辐射,直接致电离辐射,间接致电离辐射;线性碰撞阻止本领,质量碰撞阻止本领;(线性碰撞阻止本领linear collision stopping power)入射带电粒子在靶物质中穿行单位长度路程时电离损失的平均能量(J*m-1) 质量碰撞阻止本领(mass collision stopping power)线性碰撞阻止本领除以靶物质的密度线性辐射阻止本领,质量辐射阻止本领;单位路程长度和单位质量厚度的辐射能量损失。

总质量阻止本领,质量角散射本领;带电粒子在密度为p的介质中穿过路程dl时,一切形式的能量损失dE除以pdl而得的商。

质量角散射本领指均方散射角除以吸收块密度p和厚度l之积所得的商,与原子序数的平方成正比,与入射电子的动量平方近似成反比。

射程,路经,半值深度,实际射程;沿入射方向从入射位置至完全停止位置所经过的距离称为射程。

粒子从入射位置至完全停止位置沿运动轨迹所经过的距离称为路径长度;比电离;带电粒子穿过靶物质时使物质原子电离产生电子-离子对,单位路程上产生的电子-离子对数目称为比电离,它与带电粒子在靶物质中的碰撞阻止本领成正比。

传能线密度。

(linear energy transfer, LET)描述辐射品质的物理量,定义为dE除以dl而得的商。

第二节X(r)射线与物质的相互作用1、X(r)射线与物质相互作用的特点:(区别与带电粒子与物质的相互作用)1)不能直接引起物质原子电离或激发,而是首先把能量传递给带电粒子;2)与物质的一次相互作用可以损失其能量的全部或很大一部分,而带电粒子则是通过许多次相互作用逐渐损失其能量;3)光子束入射到物体时,其强度随穿透物质厚度近似呈指数衰减,而带电粒子有确定的射程,在射程之外观察不到带电粒子。

电离辐射与物质的相互作用

电离辐射与物质的相互作用
37
计算得到：R =23.4 m 。
28
第一节：重带电粒子与物质的相互作用
z2e4 dE 4 1. 能量损失率： = 2 NB dx ion m0v
几点讨论： 1、S与入射粒子质量无关，只与电荷与速= Sm2(v0) Sm1= Sm2 m1 m2 2、S与入射粒子的电荷平方z2成正比
几点讨论：
1、辐射损失率与入射粒子质量平方成反比， 重带电粒子的辐射损失可以忽略不计； 2、辐射损失率与靶物质NZ2成正比； 3、辐射损失率与入射粒子能量E成正比。
31
第一节：重带电粒子与物质的相互作用 2. 重带电粒子在物质中的射程：
入射带电粒子通过空气时，由于与气体分子的电离碰撞而逐次损 失能量，最后被阻止下来。碰撞的结果使气体分子电离或激发，并在 粒子通过的径迹上生成大量的离子对（电子和正离子）。 入射粒子直接与气体分子碰撞引起的电离——初电离 由碰撞打出的高速电子（δ电子）所引起的电离——次电离。
入射带电粒子在物质中经过单位路程损失的能量。 也叫线性阻止本领。
dE S= dx
有：电离损失率，辐射损失率。
所以，
dE dE dE = dx dx ion dx rad
25
Bethe 公式(Bethe formula)
Bethe公式是描写电离能量损失率Sion与带电粒子速度v、 电荷Z等关系的经典公式。 公式推导的简化条件：
Bethe 公式(Bethe formula)
通过以上假设可以得到重带电粒子与 单个电子的碰撞情况： 电子碰撞能量损失率的近似表达式为：
z2e4 dE 4 = 2 NB dx ion m0v
其中：
2m0v B = Z ln I

电离辐射与物质的相互作用

电离辐射与物质的相互作用

电离辐射与物质的相互作用电离辐射是指能够使原子或分子中的电子从原子或分子中脱离并形成带电离子的辐射。

通常包括电磁辐射（如X射线和γ射线）和粒子辐射（如α粒子和β粒子）。

电离辐射与物质的相互作用是一个复杂的过程，涉及辐射的性质以及物质的成分和结构等因素。

电离辐射与物质的相互作用主要包括电离、激发和散射等过程。

在原子或分子中，辐射与物质相互作用时，如果能量足够高，就能够将物质中的电子从其原子或分子中脱离出来，形成带电离子。

这个过程称为电离。

实际上，辐射在与物质相互作用时不仅能够将电子从物质中脱离，还能够激发物质中的电子，使其跃迁到更高的能级。

这个过程称为激发。

此外，辐射还会与物质中的原子或分子进行散射。

散射过程中，原子或分子的运动方向和能量都会发生变化。

这些相互作用过程的发生与辐射的性质有关。

例如，对于电磁辐射而言，能量越高，电离和激发的概率就越大。

因此，γ射线的电离和激发能力要比X射线强。

而对于粒子辐射而言，电离和激发的能力与所带电荷数和质量相关。

例如，α粒子由于带有2个正电荷，其电离和激发能力要比β粒子强。

物质的成分和结构也会影响电离辐射与物质的相互作用。

不同的物质由于其不同的成分和结构，对电离辐射的吸收和散射能力有所不同。

一般来说，密度越大、原子或分子数越多的物质对电离辐射的吸收能力越强。

同时，原子或分子之间的相互作用力也会影响电离辐射与物质的相互作用。

例如，对于固体而言，原子或分子之间的束缚力比较强，因此固体对电离辐射的吸收和散射能力要比气体大。

电离辐射与物质的相互作用不仅在核能技术、医学诊断和治疗等领域起着重要作用，还对环境和人体健康产生一定的影响。

高剂量的电离辐射对生物体可以造成显著的伤害，包括细胞的损伤和遗传物质的变异等。

因此，对于电离辐射的安全使用和防护问题，有必要进行深入的研究。

总之，电离辐射与物质的相互作用是一个复杂而重要的研究领域。

通过研究电离辐射与物质的相互作用过程，可以更好地理解辐射的基本性质以及其在各个领域的应用和影响。

电离辐射与物质的相互作用

电离辐射与物质的相互作用

第二章 电离辐射与物质的相互作用原子的核外电子因与外界相互作用获得足够的能量，挣脱原子核对它的束缚，造成原子的电离。

由带电粒子通过碰撞直接引起的物质的原子或分子的电离称为直接电离；由不带电粒子通过它们与物质的相互作用产生带电粒子引起的原子的电离，称为间接电离。

由带电粒子、不带电粒子、或两者混合组成的辐射称为电离辐射。

电离辐射与物质的相互作用是辐射剂量学的基础。

本章讨论带电粒子、X （γ）射线与物质的相互作用过程，定量分析它们在物质中的转移、吸收规律。

第一节 带电粒子与物质的相互作用一、带电粒子与物质相互作用的主要方式相互作用的主要方式：（1）与原子核外电子发生非弹性碰撞；（2）与原子核发生弹性碰撞；（3）与原子核发生非弹性碰撞；（4）与原子核发生核反应。

（一）带电粒子与核外电子的非弹性碰撞当带电粒子从靶物质的原子近旁经过时，入射粒子与轨道电子之间的库仑力使轨道电子受到吸引或排斥，从而获得一部分能量。

如果轨道电子获得足够的能量，就会引起原子电离，原子成为正离子，轨道电子成为自由电子。

如果轨道电子获得的能量不足以电离，则可以引起原子激发，使电子从低能级跃迁到高能级。

处于激发态的原子很不稳定，跃迁到高能级的电子会自发跃迁到低能级而使原子回到基态，同时放出特征X 射线或俄歇电子。

如果电离出来的电子具有足够的动能，能进一步引起物质电离，则称它们为次级电子或δ电子，由次级电子引起的电离称为次级电离。

碰撞损失或电离损失：带电粒子因与核外电子的非弹性碰撞，导致物质原子电离和激发而损失的能量。

描述电离（碰撞）损失的两个物理量：线性碰撞阻止本领（linear collision stopping power ）（用符号S col 或()col dE dl 表示）和质量碰撞阻止本领（mass collision stopping power ）（用符号()col S ρ或1()coldE dl ρ表示）。

线性阻止本领是指入射带电粒子在靶物质中穿行单位长度路程时电离损失的能量，其SI 单位是J.m -1，还常用到MeV .cm -1这一单位。

电离辐射与物质的相互作用

电离辐射与物质的相互作用

第1章 电离辐射与物质的相互作用辐射可分为电离辐射和非电离辐射。

频率在16310×Hz 以下的辐射，如红外线、可见光、紫外线等，其光子能量hv 很低，不能引起物质电离，这类辐射叫非电离辐射；凡是能直接或间接使物质电离的一切辐射，统称为电离辐射（Ionizing Radiation ）。

电离辐射是由带电的电离粒子，或者不带电的电离粒子，或者前两者的混合组成的任何辐射。

电离辐射包括能使物质直接电离的带电粒子（如α粒子、质子、电子等）和能使物质间接电离的非带电粒子（如频率大于16310×Hz 的光子、中子等）。

辐射剂量学、辐射屏蔽、辐射生物效应等都涉及电离辐射与物质的相互作用，电离辐射与物质相互作用时所引起的物理、化学、生物变化都是通过能量转移和吸收过程实现的。

1.1 带电粒子与物质的相互作用带电粒子的种类很多，最常见的有电子（指核外电子）、β射线（核衰变发射的高速电子）、质子（氢核）、α粒子（氦核），此外还有μ子、π介子、K 介子、Σ介子及其他原子核等。

在辐射防护领域，凡是静止质量大于电子的带电粒子，习惯上都称作重带电粒子。

最轻的重带电粒子是μ子，其质量为电子质量的206.9倍（表1-1）。

表1-1 一些常见粒子的基本特性 粒 子 种 类符 号 电 荷/e 质 量/m e 平均寿命/s 轻子 （负）电子正电子μ子中微子e ()−−β e ()++β ±μ ν −1 +1 1± 0 1 1 206.9 ≈0 稳定 稳定 2.26×10−6 稳定 介子 π介子0ππ± 1± 0 273.1 264.32.56×10−8 <4×10−6 K 介子 K ± 0K 1± 0 9679751.22×10−8 1.00×10−8 核子 质子 中子 P n +1 0 1836.121838.65稳定 1.04×10−3 重粒子 氘核 氚核 α粒子 d(D) t(T) α 1± 1± 2± 367054977294稳定 109 稳定 光子 紫外线 γ射线 X 射线γ X 0 0 0 00 1.1.1 带电粒子与物质相互作用的主要过程带电粒子与物质相互作用的过程是很复杂的，主要过程有：弹性散射、电离和激发、轫致辐射、湮没辐射、契伦科夫辐射、核反应（(,n)(p,n)(d,n)α、、等）、化学变化（价态、分解、聚合）等。

第二章 电离辐射与物质的相互作用

第二章 电离辐射与物质的相互作用

第二章电离辐射与物质的相互作用(2)第二节X（r）射线与物质的相互作用1、X（r）射线与物质相互作用的特点：1）不能直接引起物质原子电离或激发，而是首先把能量传递给带电粒子；2）与物质的一次相互作用可以损失其能量的全部或很大一部分，而带电粒子则是通过许多次相互作用逐渐损失其能量；3）光子束入射到物体时，其强度随穿透物质厚度近似呈指数衰减，而带电粒子有确定的射程，在射程之外观察不到带电粒子。

2、光子与物质的相互作用过程：1）主要过程：光电效应、康普顿效应、电子对效应；2）次要过程：相干散射、光核反应等。

一、光子与物质相互作用系数1、基本概念：截面，线性衰减系数，质量衰减系数，线能量转移系数，质量能量转移系数,质量能量吸收系数，半价层，平均自由程，有效原子序数2、线性衰减系数与截面之间的关系3、窄束、宽束光子线穿过靶物质时其强度衰减规律4、μ，HVL和l三者之间的关系5、μ/ρ，μen/ρ，μtr/ρ三者之间的关系二、光电效应1、光子与物质原子的轨道电子发生相互作用，把全部能量传递给对方，X（r）光子消失，获得能量的电子挣脱原子束缚成为自由电子（光电子），原子的电子轨道出现一个空位而处于激发态，它将通过发射特征X线或俄歇电子的形式很快回到基态，这个过程成为光电效应。

2、由能量守恒定律知，发生光电效应时，入射光子能量和光电子的动能，满足关系式hv=Ee+ Bi，式中Bi为原子第i层电子的结合能，与原子序数和壳层数有关。

3、K层和L层电子发生光电效应的概率最大，如果入射光子的能量大于K层电子结合能，则K层电子光电效应截面的80%以上。

4、（1）原子的光电效应总截面和光电线性衰减系数与原子序数Z的4—4.8次方成正比，光电质量衰减系数与Z的3—3.8次方成正比；（2）随着原子序数的增大，光电效应发生的概率迅速增大，也就是说，电子在原子中束缚的越紧即参与光电效应的概率越大；（3）三个作用序数均与光子能量的三次方成正比，随能量增大，光电效应发生的概率迅速减小。

辐射防护基本知识

辐射防护基本知识
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一、简介
1、简述辐射
电离辐射：指能量高能使物质发生电离作用的辐射。 (1)直接致电离辐射，如α、β等。 (2)间接致电离辐射，如n、γ射线、X射线等。
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一、简介
2、简述放射性
1）什么是放射性？
原子核自发地放射出α、β、
γ等各种射线的现象，称为放
射性。（不稳定的原子核释
放能量）
顿效应正比于Z/A, 电子对效应正比于Z 平方。因此屏蔽γ射线时,以采用原子
序数高的重物质为最好,例如铅。
17
X射线与 γ射线类似
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二、 电离辐射与物质的相互作用
4、中子与物质的相互作用
中子： 质量与质子的质量大约相等,并且中子与γ射线一样也不带电。 因此,
中子与原子核或电子之间没有静电作用。 当中子与物质相互作用时,主要 是和原子核内的核力相互作用, 与外壳层的电子不会发生作用。 中子与物质相互作用的类型主要取决于中子的能量。 根据中子能量的高低,可以把中子分为：慢中子、中能中子、快中子
3、当量剂量（EQUIVALENT DOSE）,HT
HT（希沃特）＝D（戈瑞）× WR 当量剂量即为人体的吸收剂量和辐射权重因数的乘
积，它已经含有辐射对人体伤害的意义了。 单位是「希沃特」，简称「希」，简写成Sv 也有毫希沃特（mSv），微希沃特（μSv）。 我们拍一张胸部X光片，胸部组织大约接受0.1毫希沃 特剂量。 从辐射权重因数W值可知，α粒子虽然穿透力很弱但 健康危害却很大，如把铀235等放射α粒子的同位素吃 进体内，则会对体内组织造成较大的伤害。
1、活度（ACTIVITY），A
放射性核素在单位时间内产生自发性衰变的次数，即 衰变率，称为放射性活度。活度的单位是「贝可」，简 写成Bq，它定义为

第二章电离辐射与物质的相互作用

第二章电离辐射与物质的相互作用

第二章电离辐射与物质的相互作用电离辐射是指能够导致物质发生离子化的放射线，包括α射线、β射线和γ射线等，它们与物质之间发生相互作用。

本章将探讨电离辐射与物质的相互作用的基本过程和机制。

一、电离作用电离作用是电离辐射与物质相互作用的最主要过程之一，它是指电离辐射与物质中的原子或分子碰撞，使得原子或分子中的一个或多个电子被剥离而成为自由电子和离子的过程。

在电离作用中，电离辐射与物质中的原子或分子碰撞，传递能量给原子或分子，使得其中一个或多个电子被剥离。

这些被剥离的电子能够自由移动，形成自由电子，而原子或分子中剩余的正离子则带有正电荷。

电离作用是电离辐射与物质相互作用的结果之一，电离辐射还可以通过其他过程与物质相互作用，如散射、俘获和激发等。

二、散射作用散射作用是指电离辐射与物质中的原子或分子碰撞后改变原来运动方向的过程。

在散射作用中，电离辐射与物质中的原子或分子碰撞，传递能量给原子或分子，并改变其原来的运动方向。

散射作用可以分为弹性散射和非弹性散射两种。

在弹性散射中，电离辐射与物质中的原子或分子碰撞后，并未改变其内部能级结构，能量的大小和方向仍然保持不变。

而在非弹性散射中，电离辐射与物质中的原子或分子碰撞后，能量的大小和方向发生了改变，原子或分子的内部能级结构也发生了变化。

散射作用对电离辐射与物质相互作用的结果具有重要影响，它可以导致电离辐射的能量损失和传输方向的改变。

三、俘获作用俘获作用是指电离辐射与物质中的原子或分子碰撞后，电离辐射失去部分或全部的能量，并被原子或分子中的电子或核所吸收的过程。

在俘获作用中，电离辐射与物质中的原子或分子碰撞，传递能量给原子或分子，并被原子或分子中的电子或核所吸收。

俘获作用可以导致电离辐射的能量损失和转化为其他形式的能量，如热能或光能等。

它是电离辐射与物质相互作用的重要结果之一四、激发作用激发作用是指电离辐射与物质中的原子或分子碰撞后使其内部能级结构发生变化的过程。

电离辐射与物质的相互作用

电离辐射与物质的相互作用

电离辐射与物质的相互作⽤第⼆章电离辐射与物质的相互作⽤原⼦的核外电⼦因与外界相互作⽤获得⾜够的能量，挣脱原⼦核对它的束缚，造成原⼦的电离。

由带电粒⼦通过碰撞直接引起的物质的原⼦或分⼦的电离称为直接电离；由不带电粒⼦通过它们与物质的相互作⽤产⽣带电粒⼦引起的原⼦的电离，称为间接电离。

由带电粒⼦、不带电粒⼦、或两者混合组成的辐射称为电离辐射。

电离辐射与物质的相互作⽤是辐射剂量学的基础。

本章讨论带电粒⼦、X （γ）射线与物质的相互作⽤过程，定量分析它们在物质中的转移、吸收规律。

第⼀节带电粒⼦与物质的相互作⽤⼀、带电粒⼦与物质相互作⽤的主要⽅式相互作⽤的主要⽅式：（1）与原⼦核外电⼦发⽣⾮弹性碰撞；（2）与原⼦核发⽣弹性碰撞；（3）与原⼦核发⽣⾮弹性碰撞；（4）与原⼦核发⽣核反应。

（⼀）带电粒⼦与核外电⼦的⾮弹性碰撞当带电粒⼦从靶物质的原⼦近旁经过时，⼊射粒⼦与轨道电⼦之间的库仑⼒使轨道电⼦受到吸引或排斥，从⽽获得⼀部分能量。

如果轨道电⼦获得⾜够的能量，就会引起原⼦电离，原⼦成为正离⼦，轨道电⼦成为⾃由电⼦。

如果轨道电⼦获得的能量不⾜以电离，则可以引起原⼦激发，使电⼦从低能级跃迁到⾼能级。

处于激发态的原⼦很不稳定，跃迁到⾼能级的电⼦会⾃发跃迁到低能级⽽使原⼦回到基态，同时放出特征X 射线或俄歇电⼦。

如果电离出来的电⼦具有⾜够的动能，能进⼀步引起物质电离，则称它们为次级电⼦或δ电⼦，由次级电⼦引起的电离称为次级电离。

碰撞损失或电离损失：带电粒⼦因与核外电⼦的⾮弹性碰撞，导致物质原⼦电离和激发⽽损失的能量。

描述电离（碰撞）损失的两个物理量：线性碰撞阻⽌本领（linear collision stopping power ）（⽤符号S col 或()col dE dl表⽰）和质量碰撞阻⽌本领（mass collision stopping power ）（⽤符号()col S ρ或1()coldE dl ρ表⽰）。

电离辐射的损伤机制

电离辐射的损伤机制

电离辐射的损伤机制电离辐射是一种高能量的辐射，具有强大的穿透力和能量。

它对人体和环境的影响是非常严重和不可逆转的。

电离辐射的损伤机制是指电离辐射与物质相互作用的过程，其中包括电离、激发和辐射等过程。

本文将深入探讨电离辐射的损伤机制。

1. 电离作用电离是电离辐射与物质相互作用的主要过程之一。

当电离辐射穿过物质时，它会与物质中的原子和分子发生碰撞，使其失去或获得电子，从而产生正、负离子和自由电子。

这些带电粒子会与物质中的其他分子碰撞，进而产生一系列的电离作用，形成电离化的区域。

这些电离化的区域对生物体和环境的危害非常大，可以导致DNA 的双链断裂、蛋白质的氧化损伤和细胞死亡等。

2. 激发作用激发作用是电离辐射与物质相互作用的另一个重要过程。

当电离辐射穿过物质时，它会与物质中的原子和分子进行弹性碰撞，从而转移能量。

如果电离辐射的能量足够高，它可以使物质中的原子和分子被激发，从而产生激发态。

这些激发态分子具有高能量，它们会与周围的分子进行碰撞，从而引起一系列的反应。

这些反应对生物体和环境的影响也非常严重，可以导致细胞的DNA损伤和氧化应激反应等。

3. 辐射作用辐射作用是电离辐射与物质相互作用的又一个重要过程。

当电离辐射穿过物质时，它会与物质中的原子和分子发生非弹性碰撞，从而失去能量。

这些失去能量的原子和分子会向周围辐射出去，形成辐射场。

这些辐射场对生物体和环境的影响也非常严重，可以引起辐射病和辐射污染等。

电离辐射的损伤机制是非常复杂的，其中包括电离、激发和辐射等多种过程。

这些过程对生物体和环境的影响非常严重，可以导致DNA损伤、蛋白质氧化和细胞死亡等。

因此，我们必须认真对待电离辐射的危害，采取有效的措施来减少电离辐射对人体和环境的影响。

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电离辐射与物质的相互作用问题:问题一：什么是辐射？问题二：什么是电离辐射？问题三：辐射的种类有哪些？问题四：电离辐射从哪里来？23来源：劳伦斯伯克利实验室概述4第一章：电离辐射与物质的相互作用基础知识复习：基本的概念：辐射：能量通过物质或空间的传播，有电磁波和高能粒子两种形式电离辐射：能够从原子中轰击出电子，即电离，凡是与物质直接或间接作用时能使物质电离的一切辐射非电离辐射：没有足够的能量使与之作用的物质原子发生电离由于能量低，不能引起物质电离。

5±)(),,,(e t d p 快速电子重带电粒子辐射带电粒子辐射L α 电离辐射的种类中子电磁辐射非带电粒子辐射),,(L γx 电离辐射：能量大于～10eV量级的射线。

一：电离辐射的种类及来源6电离辐射的来源放射性：原子核自发的发射各种射线的现象能自发的发射各种射线的核素称为放射性核素，也叫不稳定的核素。

(天然放射性核素、人工放射性核素)放射性与原子核衰变密切相关。

天然放射线主要有三种：α，β和γ射线①α射线是高速运动的氦原子核（又称α粒子）组成的，所以，它在磁场中的偏转方向与正离子流的偏转相同。

它的电离作用大，贯穿本领小。

②β射线是高速运动的电子流。

它的电离作用较小，贯穿本领较大。

③γ射线是波长很短的电磁波。

它的电离作用小，贯穿本领大。

一：电离辐射的种类及来源7原子核衰变是指原子核自发的放射出α或β等粒子而发生的转变。

电离辐射的来源定义：不稳定核自发地放出α粒子，并转变成另一种原子核的现象，称为α衰变。

α+→Pb Po 206210（1）α衰变能量分布：α粒子能量分布在4~9MeV 能量是分立的HeY X A Z A Z 4242+→??表达式：α衰变实例：一：电离辐射的种类及来源8定义：原子核自发地放出β粒子或俘获轨道电子，并转变成另一种原子核的现象，称为β衰变。

原子核衰变时发射β?粒子，称为β?衰变；原子核衰变时发射β+粒子，称为β+衰变；原子核从核外的电子壳层俘获一个轨道电子，称为轨道电子俘获。

能量范围：几十keV ～几MeV（最大能量）能量连续有确定的最大能量E βmax（2）β衰变电离辐射的来源一：电离辐射的种类及来源9在β?衰变过程中放出电子和反中微子，在β+衰变过程中放出正电子和中微子，在轨道电子俘获过程中放出中微子，ee He H ν++→?33e k Li e Be ν+→+?77ee C N ν++→+1313（2）β衰变电离辐射的来源表达式：一：电离辐射的种类及来源10费米理论的基本思想：质子和中子是核子两种不同的量子态，β衰变是核中质子和中子两种量子态之间的跃迁；在核子两种量子态跃迁过程中放出电子和中微子，电子和中微子是核子不同状态跃迁的产物；β?衰变：β+衰变：轨道电子俘获：ee p n ν++→?ee n p ν++→+ei n e p ν+→+?（2）β衰变电离辐射的来源一：电离辐射的种类及来源11定义：原子核通过发射γ光子从激发态跃迁到较低能态的过程，称为γ跃迁，也称为γ衰变。

（3）γ衰变电离辐射的来源内转换过程总是伴随着特征x射线或俄歇电子发射。

原子核将退激能量交给核外电子，使电子从原子中电离的现象，称为内转换。

通过原子核的电磁场与壳层电子相互作用，直接把核的激发能交给壳层电子，形成内转换。

内转换过程不产生γ光子。

与原子的情况类似，原子核的内部能量是量子化的，也就是说原子核可以处于不同的分立的能级状态。

能量最低的状态称为基态，高于基态的能级统称为激发态。

一：电离辐射的种类及来源12电离辐射的来源中子：自然界不存在自由中子，要获得自由中子必须通过核反应，使原子核的激发能大于中子在核中的结合能才能把中子释放出来。

可以用A（a，n）B表示这个核反应中子源：借助核反应产生中子并提供使用的装置叫做中子源常用的有放射性核素中子源、加速器中子源、反应堆中子源一：电离辐射的种类及来源13相互作用过程中，满足能量守恒：当?E = 0 时，弹性碰撞；当?E ≠0 时，非弹性碰撞；当?E > 0 时，与基态原子碰撞，原子被激发；当?E < 0 时，与激发态原子碰撞。

二．弹性碰撞和非弹性碰撞带电粒子通过库仑力与物质发生相互作用。

EMV mv MV mv ?++=+2'2'222121212114从微观上看：碰撞机制：与原子、原子核碰撞；弹性、非弹性碰撞。

碰撞后：入射粒子能量损失；或能量、方向改变后出射；或入射粒子消失，产生新粒子。

从宏观上看：不管作用机制如何，穿过物质的射线强度比入射强度减小。

二．弹性碰撞和非弹性碰撞15第一节：带电粒子与物质的相互作用电离辐射作用于物质，所引起的某些物理、化学变化，或作用于生物体时所产生的某些生物效应，几乎都是通过带电粒子把能量传递给物质所引起的。

即使是间接电离粒子，如X、γ射线或中子，他们与物质作用过程中的能量传递，最终也是通过在此作用过程中产生的。

本节主要介绍带电粒子与物质相互作用的主要过程、阻止本领、射程及比电离等内容。

16一带电粒子的种类第一节：带电粒子与物质的相互作用带电粒子种类：轻带电粒子(电子)重带电粒子(质量大于电子)二带电粒子与物质相互作用的主要过程带电粒子与物质相互作用的过程也就是将自身的全部或部分能量以各种方式传递给物质的过程－这是一个能量传递的过程17入射带电粒子所带电荷与原子中核外电子、原子核发生的库仑相互作用。

入射带电粒子在相互作用过程中逐渐慢化。

在入射带电粒子与电子的一次碰撞中，靶原子的电子获得的动能只占入射离子动能的很小的一部分。

质子入射时：max 5001E E ≈第一节：带电粒子与物质的相互作用二带电粒子与物质相互作用的主要过程18（一）. 电离激发与碰撞阻止本领：1 电离和激发当具有一定动能的带电粒子与原子的轨道电子发生库伦作用时，把本身的部分能量传递给轨道电子。

如果轨道电子获得的能量足以克服原子核的束缚，逃出原子壳层而成为自由电子，此过程称为电离。

电离后的原子带正电，它与逃出的电子合称为离子对。

如果轨道电子获得的能量不足以摆脱原子核的束缚，而是从低能级跃迁到高能级，使原子处于激发态，此过程称为激发。

处于激发态的原子是不稳定的，它将通过跃迁到高能级的电子自发地跃迁到低能级而回到基态。

多余的能量可以以X射线的形式放出，此种X射线能量不连续，它等于电子跃迁的两能级之差，称之为标识X射线或特征X射线。

第一节：带电粒子与物质的相互作用19核外电子获得能量，引起电离或激发。

电离：产生自由电子、正离子，主要在最外层电子。

激发：电子跃迁，原子处于激发态，退激发光。

（一）. 电离激发与碰撞阻止本领：20当入射带电粒子与核外电子发生非弹性碰撞，以使靶物质原子电离或激发的方式而损失其能量，我们称它为电离损失。

（一）. 电离激发与碰撞阻止本领：电离损失是带电粒子在物质中损失动能的主要方式之一。

212 碰撞阻止本领带电粒子在电离和激发过程中的能量损失，是通过带电粒子和轨道电子的库伦碰撞产生的，这称为碰撞过程的能量损失或电离损失第一节：带电粒子与物质的相互作用在辐射计量学上，常用线碰撞阻止本领来描述入射带电粒子在介质中每单位路径长度上电离损失的平均能量，（也称为电离能量损失率）用S表示：（一）. 电离激发与碰撞阻止本领：dx dES ?=22Bethe公式是描写电离能量损失率S ion 与入射粒子电荷z，速度v 的及靶核原子序数Z 的关系的经典公式。

电子碰撞能量损失率的近似表达式为：其中：按量子理论推导出的公式(非相对论)也可以表示为只是：NBv m e z dx dE ion 20424π=21202ln=I v m Z B =I v m Z B 202ln （一）. 电离激发与碰撞阻止本领：2 碰撞阻止本领23几点讨论：1、S 与入射粒子质量无关，只与电荷与速度有关。

NBvm e z dx dE S ion ion 20424π==4、S 与v 2的关系2、S 与入射粒子的电荷平方z 2成正比3、S 与靶物质的电子密度NZ 成正比v 2较大，对数项增大，S 上升；v 2较小，S ∝1/v 2 ；v 2很小，电荷交换效应，俘获；v 2极小，核阻止作用。

（一）. 电离激发与碰撞阻止本领：2 碰撞阻止本领24辐射损失是轻带电粒子损失动能的一种重要方式。

（二）. 轫致辐射与辐射阻止本领：1 轫致辐射在单位路程上通过辐射损失的能量叫做辐射损失率：当高速运动的带电粒子从原子核附近掠过时，它会受到原子核库伦场的作用而产生加速度。

根据经典电磁理论，在库伦场中受到减速或加速的带电粒子，其部分或全部动能，将转变为连续谱的电磁辐射，这种电磁辐射叫做韧致辐射。

这种形式的能量损失称为辐射损失。

25对于一定能量的带电粒子，其辐射损失率可由下式表示：NEmZ z dx dE s rad rad 222∝=几点讨论：1、辐射损失率与入射粒子质量平方成反比，（重带电粒子的辐射损失可以忽略不计）；2、辐射损失率与靶物质NZ 2成正比；3、辐射损失率与入射粒子能量E 成正比。

（二）. 轫致辐射与辐射阻止本领：2 辐射阻止本领26对于重带电粒子，可忽略1S dEdxρρ=（三）. 总质量阻止本领：带电粒子在物质中的一切能量损失，用总质量阻止本领来表示。

总质量阻止本领S/ρ定义为带电粒子在密度为ρ的物质中，穿过路程dx时，所损失的一切能量dE除以ρdx而得的商。

或写成：radcol S S S+=ρρρ入射电子能量高，辐射损失起主要作用；入射电子能量低，电离损失起主要作用。

)(800)()(在相对论能区ZEdx dE dx dE ion rad =27吸收：电子束通过一定厚度的物质时，强度减弱的现象。

特点：电子的路程远大于射程；电子的射程有较大歧离。

快速电子在物质中有散射现象。

大于90°的散射叫做反散射。

（四）. 弹性散射：带电粒子与原子核库伦场相互作用时，其运动方向发生改变，而作用前后体系的动能与动量守恒，此过程称为弹性散射。

对于重带电粒子散射现象不明显，其在物质中的径迹时比较直的。

28射程歧离：由于带电粒子与物质的相互作用是一个随机过程，因此单能粒子的射程也是有涨落的，称为射程歧离。

重带电粒子百分之几，轻带电粒子百分之十几。

射程R ：带电粒子在物质中沿初始入射方向行进的最大距离。

路程：带电粒子在物质中实际经过的轨迹。

对重带电粒子，射程=路程；对轻带电粒子，射程<路程。

三. 带电粒子在物质中的射程第一节：带电粒子与物质的相互作用29（一）重带电粒子三. 带电粒子在物质中的射程第一节：带电粒子与物质的相互作用对重带电粒子，可用下式计算:∫∫∫?===0000)/(E R R dx dE dEdx dr R ∫=0042204E dENB e z v m R π30t射程的实验测量：平均射程R ；外推射程R e ；最大射程R max 。