年月环保上岗第一章电离辐射基础

放射性基础知识

赵福祥

江苏省辐射环境监测管理站2006年4月2006年江苏省核与辐射监督管理和监测技术人员上岗培训

原子核由中子和质子组成，中子不带电，质子带单位正电荷。中子和质子质量相当，分别约等于一个原子质量单位。核中中子和质子统称为核子，数目以A表示，A称为核子数或质量数，核中质子数记为Z，中子数记为N。常用如下形式表示一个原子核：实际上核素符号X和质子数Z具有唯一、确定的关系，所以用符号AX足以表示一个特定的核素。

原子核的表示核子数质子数中子数元素符号

原子核由中子和质子组成，中子不带电，质子带单位正电荷。中子和质子质量相当，分别约等于一个原子质量单位。核中中子和质子统称为核子，数目以A表示，A称为核子数或质量数，核中质子数记为Z，中子数记为N。常用如下形式表示一个原子核：实际上核素符号X和质子数Z具有唯一、确定的关系，所以用符号X足以表示一个特定的核素。原子的表示原子序数化学符号1）汤姆逊模型1903年，汤姆逊提出模型：原子是一个半径大约为10-10米的球体，正电荷均匀地分布于整个球体，电子则稀疏地嵌在球体中。同年，长冈半太郎认为正负电子不可能相互渗透，提出了电子均匀地分布在一个环上，环中心是一个具有大质量的带正电的球，被他称为“土星型模型”结构。1原子结构模型3）.原子结构进化示意图现代原子结构卢瑟福散射实验结论：正电荷集中在原子的中心，即原子核；线度为10–12cm量级，为原子的10–4量级；质量为整个原子的99.9%以上；从此建立了原子的有核模型。

原子的电中性，要求：原子核所带电量与核外电子电量相等，核电荷与核外电子电荷符号相反。即：核电荷Ze，核外电子电荷–Ze。中子、质子和电子的质量与电荷质量(u)电荷(e)中子0质子＋1电子－1

原子核的大小（P8）

原子核的半径,根据测量方法：核力半径和电荷分布半径。它们结果相近，均与A1/3

成正比。电荷半径：核力半径：重要结论：原子核半径近似正比于A1/3，原子核体积近似正比于A。原子核的密度P8：代入：得：结论：原子核密度为常数，且非常大。原子的的壳层层结构构P2原子核核核外外电子子又常常称为为轨道道电子子，把把电子子看成成沿一一定的的轨道道运动动最靠近近核的的一个个壳层层称为为K层，在在它外外面依依次为为L壳层，，M壳层，，N壳层，，O壳层等等等。。每个个壳层层最多多可容容纳2n2个电子子，以以K壳层而而言，，最多多可容容纳2个电电子；；L壳层最最多可可容纳纳8个个电子子；M壳层为为18个电电子，，…在正常常状态态下，，电子子先充充满较较低的的能级级（P3））受到内内在或或外来来因素素的作作用时时，处处在低低能级级的电电子有有可能能被激激发到到较高高的能能级上上（称称为激发过程））；或或电子子被电电离到到原子子的壳壳层之之外（（称为为电离过程））。特征X射线。。图2-1原原子子能级级图和和主要要的K系和L系特征征X射线原子核核物理理常用用术语语（P5））1).核素（nuclide）具有一定数数目的的中子子和质子以及特定能能态的一种种原子子核或或原子子称为为核素。。核子数数、中中子数数、质子数数和能态只要有有一个个不同同，就就是不不同的的核素。。

两种核素，A同，Z、N不同。两种核素，N同，A、Z不同。两种核素，Z同，A、N不同。两种核素，A、Z、N同，能态不同。具有相同原原子序序数但质量数数不同同的核素素称为为某元元素的的同位素素。(即即Z相同，，N不同，，在元元素周周期表表中处处于同同一个个位置置，具具有基基本相相同化化学性性质。。)表示方方法:238U、U-238、铀-2382).同位素素（isotope）和同位位素丰度铀的二种同位素。氢的三种同位素；某元素素中各同位位素天然含含量的原子数数百分分比称为同位素素丰度度。99.985%、0.015%99.756%、0.039%、0.205%3).同中子子异荷荷素（isotone）4).同量异异位素素（isobar）质量数数A相同，质子数数Z不同的核素素。中子数数N相同，质子数数Z不同的核素素。也称为为同中中子素素或同同中异异位素素。5).同质异异能素素（isomer）质子数数Z和中子数数N均相同同，而能态不不同的核素素。同质异异能态态：同质质异能能素所所处的的能态态，是是寿命命比较较长的的激发发态。。激发态半衰期为2.81hr。图1-2核核素图图（部部分））图1-3稳稳定核核素分分布图图稳定核核素几几乎全全落在在一条条光滑滑曲线线上或或紧靠靠曲线线的两两侧，，我们们把这这条曲曲线称称为β稳定曲曲线。。稳定曲曲线上上方的的核素素为丰丰中子子核素素，易易发生生β-衰变。。位于于稳定定曲线线下方方的核核素为为缺中中子核核素，，易发发生β+衰变原子核核的结结合能能质量和和能量量都是是物质质同时时具有有的两两个属属性，，任何何具有有一定定质量量的物物体必必须与与一定定的能能量相相联系系E=mc2一个原原子质质量单单位相相联系系的静静止质质量相相应的的能量量为931.494013MeV图1-4比比结合合能曲曲线获得能能量：：一是重重核裂变变，即一一个重重核分分裂成成两个个中等等质量量的核核，人人们依依靠重重核裂裂变的的原理理制造造出原原子反反应堆堆与原原子弹弹一是轻轻核聚变变。依靠靠轻核核聚变变的原原理制制造出出氢弹弹和人人们正正在探探索的的可控控聚变变反应应。五、、核衰衰变（（P11）1896年年贝可可勒尔尔(A.H.Becquerel)发现了了铀的的放射射现象象，这这是人人类第第一次次在实实验室室里观观察到到原子子核现现象。。在磁场场中研研究射射线的的性质质时，，证明明它是是由三三种成成分组组成的的。一个成成分在在磁场场中的的偏转转方向向与带带正电电的离离子流流的偏偏转方方向相相同；；另一个个成分分与带带负电电的离离子流流的偏偏转方方向相相同；；第三个个成分分则不不发生生任何何偏转转，继继续沿沿着直直线方方向前前进。。分别叫叫做α射线、、β射线和和γ射线。。核衰变变主要要的类类型:a,b,g衰变辐射类类型电荷数数/质质量穿透本本领a=氦核+2q/4mp纸片b=electronorpositron––q/me或+q/me几毫米米金属属g=高能光光子无无几几厘米米铅此外外，，还还有有中子子发发射射、质子子发发射射、裂变变等α衰衰变变原子子核核自自发发地地放放射射出出α粒子子而而发发生生的的转转变变，，叫叫做做α衰变变。经经过过α衰变变以以后后，，原原子子核核的的质质量量数数比比母母核核减减少少4，原原子子序序数数减减少少2。α衰衰变变特特点点一般般为为重重核核一般般能能量量小小于于7MeV半衰衰期期极极宽宽（二二））衰衰变变衰变变：核电电荷荷数数改改变变而核子子数数不不变变的自发发核衰衰变变过过程程.放射射性性核核素素遍遍及及整整个个元元素素周周期期表表衰变变发发射射粒子子能能量量在在几几十十KeV～～几MeV衰变变半半衰衰期期范围围为为，，10-3s～～1024a衰变变基基本本特特点点：：衰变变主主要要包包括括-衰衰变变、、+衰衰变变和和轨轨道道电电子子俘俘获获三三种种形形式式。Fermi的衰变变理理论论(1934)：中子子和质子子是核核子子的的两个个不不同同状状态态，它它们们之之间间的的转转变变相相当当于于两两个个量量子子态态之之间间的的跃跃迁迁，，在跃跃迁迁过过程程中中放放出出电电子子和和中中微微子子，它它们们事事先先并并不不存存在在于于核核内内。。－衰变变的本本质质是是核核内内一一个个中子子变为为质子子，＋和EC的本本质质是是一一个个质子子变为为中子子，导导致致产产生生电电子子和和中中微微子子的的是是弱相相互互作作用用。－：＋：EC：2、、－衰变变表达式：母核核X衰变变为为子核核Y、一个个电子子和一一个个反中中微微子子.核中中一一个个中子子变为为了了质子子。3、、＋衰变变表达式：母核核X衰变变为为子核核Y、一个个正电子子和一一个个中微微子子.核中中一一个个质子子变为为了了中子子。4、、EC(轨道道电电子子俘俘获获)表达式母核核俘获获核核外外轨道道上上的一一个个电子子，使使母母核核中中的的一一个个质子子转变变为为一个个中子子，同同时时放放出出一一个个中微微子子。K电子子俘俘获获最最容容易易发发生生。。EC衰变变的后续续过过程程：2.特特征征X射线线1.俄俄歇歇电电子子（三三））跃跃迁迁衰变变：原原子子核核从从激发发态态通过过发发射射光子子或其他过过程跃迁到到较低能能态的过程程。该该过程程核电荷荷数不不变、核子数数不变变。跃迁发发射粒子能能量在在几KeV～十几MeV跃迁半半衰期期范围为为，10-16s～10-4s跃迁的的基本本特点点：跃迁包包括跃迁迁和内内转换换电子子两种种形式式。跃迁(发射射光子子的过过程））光子的的性质质：静止质量

0能量（动质量）动量自旋（玻色子）六、原原子核核的衰衰变规规律（P13）在无外外界影影响下下，原原子核核自发地地发生转转变的的现象象称为为原子核核的衰衰变，又叫叫放射射性衰衰变。。核衰变变有多多种形形式，，如α衰变，，β衰变，，γ衰变，，还有有自发发裂变变及发发射中中子、、质子子的蜕蜕变过过程。。放射性性衰变变的基基本规规律衰变是是一个个统计计的过过程大量的的全同同的放射射性原原子核核会先先后发发生衰衰变，，总的的效果果是随随着时时间的的流逝逝，放放射源源中的的原子子核数数目按按一定定的规规律减减少实验发发现:加压、、加热热、加加电磁磁场、、机械械运动动等物理理或化化学手手段不能改改变指指数衰衰减规规律，也不不能改改变其其衰变变常数数λ。放射射性衰衰变是是由原原子核核内部部运动动规律律所决决定的的。单一放放射性性的指指数衰衰减规规律把一定定量的的氡射射气单单独存存放大约4天之之后氡氡射气气的数数量减减少一一半经过8天减减少到到原来来的1/4经过12天天减天天1/8一个月月后就就不到到原来来的1/100如果以以氡射射气的的数量量的自自然对对数为为纵坐坐标，，以时时间为为横坐坐标作作图图1-6222Rn的衰变变规律律图设：t时刻放放射性性原子子核的的数目目为N(t)，，求解t～t+dt内发生生的核核衰变变数目目-dN(t)，它应该该正比于于N(t)和时间间间隔隔dt，于是有：(1)、衰衰变常常数分子表示：t时刻单位时间内发生衰变的核数目，称为衰变率，记作t时刻放放射性性原子子核总数衰变常常数：一个原子核核在单位时时间内内发生衰变的概率。放射性性核素素的特征量量量纲为为：[t]-1,如1/s，1/h，1/d，1/a一个原原子核核有几种衰变方方式时时：定义分支比：(2)、半半衰期期半衰期期：放射射性核核数衰变一一半所需的的时间，记为为。即：量纲为为：[t],如s，h，d，a(3)、平平均寿寿命平均寿寿命＝＝总总寿寿命/总总核核数在t~t+dt时间内内衰变的的原子子核数数为：这些核核的寿命均为t，它们的的总寿寿命为为：因此，，平均寿寿命：而t可能的的取值为：：0～所以，，所有核核的总寿命命为：放射性性的活活度和和单位位一个放放射源源的强强弱不不仅取取决于于放射射性原原子核核的数量的多少少，还还与这这种核核素的的衰变常常数有关一个放放射源源在单位时时间内发生生衰变的的原子子核数数称为它它的放放射性性活度度，通通常用用符号号A表示放射性性活度度的单单位（（P17）由于历历史的的原因因，曾曾采用用居里（Ci））为单位位。每秒钟钟有3.7×1010次核衰衰变定定义为为一个个居里里，即即1Ci=3.7××1010/s有毫居居里(1mCi=10-3Ci)微居里里（1μCi=10-6Ci））SI单位是是秒的的倒数数（s-1），叫贝可可勒尔尔，简称贝可，符号号Bq。1Bq等于放放射性性物质质在1秒钟钟内有有1个个原子子核发发生衰衰变。。其表表达式式如下下：lBq=1次衰变变／秒秒1Bq=1/s显见，，1Ci=3.7××1010Bq放射性性活度度仅仅仅是指指单位位时间间内原原子核核衰变变的数数目，，而不不是指指在衰衰变过过程中中放射射出的的粒子子数目目。例如Cs137有100个个原子子核发发生衰衰变，，放出出1.17MeV的电子子有6个；0.512MeV的电子子有94个；并伴随随0.662MeV光子94个共放出出194个个粒子子。(4)、比比活度度(SpecificActivity)定义为为：单位质质量放射源源的放放射性性活度。比活度度反映了了放射射源中中放射性性物质质的纯度。。即：单位为为：Bq/g，或Bq/kg递次衰衰变规规律许多放放射性性核素素并非一一次衰衰变就达到到稳定定，而而是它它们的的子核仍仍有放放射性性，会接接着衰衰变……直到衰衰变的的子核核为稳定核核素为止，，这样样就产产生了了多代连连续放放射性性衰变变，称之之为递次衰衰变或级联衰变。递次衰变的的表示：例如：1.两次连续衰衰变规律ABC（稳定）初始条件：：t=0时，A

的数目为N10A和B的衰变常数数分别为1和2B、C的数目为0。是单一放射性衰变变，服从简单的的指数规律。即：对于A：这样t时刻，A的数目的变变化为：对于B：不断衰变为为C(减少少)：：不断断从从A获得得(增增加加)：：这样样B的数数目目的的变变化化为为：：B代入入N1(t)等条条件件，，解解此此微微分分方方程程，，可见见，，子子体体B的变变化化规规律律不不仅仅与与它它本本身身的的衰衰变变常常数数2有关关，，而而且且还还与与母母体体A的衰衰变变常常数数1有关关，，它它的的衰衰变变规规律律不再再是是简简单单的的指指数数规规律律。已经经假假设设C是稳定定的的，那那么么它它的的变变化化仅仅由由B的衰衰变变决决定定，，即即：：解此此方方程程，，得得：：对于于C：当t，，N3(t)N10，母体体A全部部衰衰变变成成子子体体C。子体体C是稳稳定定的的，，不不再再发发生生衰衰变变。。两次次连连续续衰衰变变规规律律总总结结如如下下：：ABC（稳定定））放射射性性平平衡衡（（P21））暂时时平平衡衡当母母体体A的半半衰衰期期不不是是很很长长，，但但比比子子体体B半衰衰期期还还是是要要长长，，即即T1＞T2（如如10h，，1h））长期期平平衡衡当母母体体A的半半衰衰期期比比子子体体的的长长得得多多，，T1＞＞＞T2（如如10a，，1h））不成成平平衡衡的的情情况况当母母体体A的半半衰衰期期小小于于子子体体的的半半衰衰期期，，T1＜T2（如如1h，，10h)a子体体活活度度曲曲线线d子体体单单独独存存在在时时活活度度曲曲线线b母体体活活度度曲曲线线c母子子共共同同活活度度曲曲线线etm医院院““母牛牛”连连续续衰衰变变（P23））B.长期期平平衡衡P23当母体体A的半衰衰期期较长长，且比比子体体B的半衰衰期期长得得多多时时，即即或则在在观察察时时间间内内，看不不出出母体体A放射射性性的的变变化化；在在相相当当长长时时间间以以后后，，子体体B的核数数目目和放射射性性活活度度达到到饱和和，并并且且子母母体体的放射射性性活活度度相等等。这这时时建建立立的的平平衡衡叫叫长期期平平衡衡。a子体体活活度度曲曲线线d子体体单单独独存存在在时时活活度度曲曲线线b母体体活活度度曲曲线线c母子子共共同同活活度度曲曲线线200如：：铀铀-镭镭平平衡衡(或或钍钍-镭镭平平衡衡)在测测量量样样品品时时，，一一般般要要求求放放射射系系处处于于平衡衡状状态态。一般般测测量量的的样样品品是是不不密密封封的的，，这这时时如如果果衰衰变变系系列列中中有有处处于于气气体体状状态态的的（（如如各各放放射射系系中中的的氡射射气气），Ra→→Rn，，它会会逸逸出出而而使使长长期期平平衡衡破破坏坏。。为为此此要要把把样样品品密封封起来来达达其其半衰衰期期的的５５～～７７倍倍再进进行行测测量量。（（222Rn的T1/2为3.8天天））C.不成成平平衡衡————逐逐代代衰衰变变当母体体A的半衰衰期期比子体体B的半衰衰期期短时，即即或这时时建立立不不起起平平衡衡，母体体A按指指数数规规律律较快快衰衰减减；而而子体体B的数数目目从零零逐步步增加加，过极极大大值值后后较慢慢衰衰减减，当时时间间足足够够长长时时，子体体B则按按自己己的的衰衰变变常常数数2衰变变。。这这种种情情况况也也称称为为逐代代衰衰变变。a子体体活活度度曲曲线线d子体体单单独独存存在在时时活活度度曲曲线线b母体体活活度度曲曲线线c母子子共共同同活活度度曲曲线线tm天然然放放射射系系P25地球球年年龄龄为为10亿亿年年（（即即109a））三个个处于于长长期期平平衡衡状状态态的的放放射射系系这些些放放射射系系第一一个个核核素素的半半衰衰期期都都很很长长如如钍钍系系的的Th，，半衰衰期期为为1.41××1010a；；铀系系的的U，，半衰衰期期为为4.47××109a；；锕-铀铀系系的的U，，其半半衰衰期期为为7.04××108a。。三个个放放射射系系中中的的其其他他核核素素，，衰衰变变都都较较快快钍系系（（4n系））钍系系从从开开始始，，经经过过连连续续10次衰衰变变，，最最后后到到达达稳稳定定核核素素是4的整整数数倍倍的质质量量数数子体体中中半半衰衰期期最最长长为为5.75a，所以以钍系建立起长长期平衡衡需要几几十年时时间。铀系（4n+2系）铀系从开开始，，经过连连续14次衰变，，最后到到达稳定定核素是4的整数数倍+2的质量数数子体中半半衰期最最长为2.45×105a，所以铀系建立起长长期平衡衡需要几几百万年年时间。锕系（4n+3系）锕系从开开始，，经过连连续11次衰变，，最后到到达稳定定核素是4的整整数倍+3的质量数数子体中半半衰期最最长为3.28×104a，所以锕系建立起长长期平衡衡需要几几十万年年时间。空缺（4n+1系）-发发现镎系系镎系从开开始，，经过连连续11次衰变，，最后到到达稳定定核素是4的整整数倍+1的质量数数天然放射射系中缺缺少4n+1放射系，，人工造造成Np的半衰期期为2.14××106a。衰变规律律的一些些应用P261995年5月月，各为为10mCi的放射性性核素226Ra、137Cs、60Co和125I，到2005年5月（经经过10年）时时它们的的活度是是多少？？分别占占原来活活度的百百分比。。A（t）=A（0）e-λt=A（0）e-0.693t/T第二节电电离辐辐射源（P29））辐射主要要包括:1.电离辐射射（通常称称放射性）2.电电磁辐射射（非电电离辐射射）人体受到到照射的的辐射来来源及其其水平天然辐射射是人类类的主要要辐射来来源天然辐射射宇宙射线线宇生放射射性核素素原生放射射性核素素一般场所所：天然本底底为2.3mSv/year,多为内照照射(222Rn,60%)一、天然然本底照照射宇宙射线线引起的的镞射1.宇宙宙射线的的来源初级宇宙宙射线：：质子（（85.9％））、α粒子（12.7%）、、重带电电粒子(N,O,Ne,C,Si等核，1.4%)及少少量电子子。最高高能量可可达10GeV(1010eV)。。与大气核核作作用，生生成次极极宇宙射射线。在纬度高高于45度的海平平面，宇宙射线线平均注注量率1/cm2·min。随高度变变化，海海平面为为1，则海拔拔2km为3，海拔12km为20～30。次级宇宙宙射线：：主要是是中子、、介子子，介介子子、正负负电子及及高能光光子。在在15Km处完成转转换。对公众剂剂量有明明显贡献献的核素素，14C、3H、22Na、7Be。以14C为例，14C的生成过过程：次极宇宙宙射线中中的热中中子与大大气中的的N核发生核核反应：：14C具有放射射性，14C与大气中中作用形形成通过生物物作用和和自然界界的交换换，分布布于大气气、海洋洋及生物物界，总总量达3000Mci。2.宇宇生放放射性性核素素3.原原生放放射性性核素素：以238U、232Th和235U为起始始核素素的三三个天天然放放射系系，以以及独独立的的长寿寿命放放射性性核素素如40K等。以40K为例，，以为为主40K的天然然丰度度为0.0118%。在在人体体内的的放射射性活活度约约为：：正常本本底地地区天天然辐辐射源源致人人体的的年有有效剂剂量江苏省省天然然辐射射所致致居民民剂量量年有效效剂量量当量量（mSv）集体年年有效效剂量量当量量辐射类类型（（104人·Sv）室外室内合计陆地γ辐射0.090.390.483.0宇宙射射线0.070.160.231.5天然贯贯穿辐辐射0.160.550.714.5注:室室内\外居居留因因子取取0.72/0.28，，屏蔽蔽因子子取楼楼0.8/平0.9人工辐辐射源源人工辐辐射源源是用用人工工方法法产生生的辐辐射源源。人人工辐辐射源源主要要有核核设施施、核核技术术应用用的辐辐射源源和核核试验验落下下灰等等。P32密封源源的种类类很多多。按按辐射射的射线可分为为α源、β源、γ源、低低能光光子源源、中中子源源等。。按放射射源的的几何何形状可分为为点源源、线线源、、平面面源、、圆柱柱源、、圆环环源、、针状状源、、棒状状源等等。按活度不不确定定度可分为为检查查源、、工作作源、、参考考源、、标准准源等等。按用途可分为为医疗疗用、、工业业照相相（探探伤））用、、核仪仪表用用、射射线辐辐照用用、放放射性性测井井用、、放射射性测测量及及仪表表刻度度用等等等。。反应堆堆生产产放射射性同同位素素P39反应堆堆是一一个强中子子源，将样样品置置于反反应堆堆辐照照室或或辐照照管道道内用用中子子辐照照，利利用(n，γγ)、、(n，αα)及(n，p)等反应应，使使样品品中的的稳定定同位位素变变为放放射性性同位位素。。例如如生产产60Co放射性性同位位素时时，将将金属属钴丝丝(或或钴片片、钴钴棒)装于于不锈锈钢壳壳内，，用氩氩弧焊焊密封封。放放入反反应堆堆中照照射，，由59Co(n，，γ)60Co反应得到放放射性性同位位素60Co。。加速器器生产产放射射性同同位素素P40由加速速器产产生的的具有有一定定能量量的带电粒粒子，如质子、、氘核核和粒粒子轰击靶靶料，，通过过(p，n)、(d，n)、(d,2n)、(d,αα)、(d,p)和(α，n)等反应应得到放放射性性同位位素。例如如用CS一30型回旋旋加速速器产产生的的26MeV质子轰轰击锌锌靶，，由68Zn(p，2n)67Ga反应得得到放放射性性同位位素镓镓67Ga。第三节节电电离离辐射射与物物质的的相相互作作用射线，指的的是如如X射线、、射线线、射线线、射线线等，，本质质都是是辐射粒粒子。射线与与物质质相互互作用用是辐辐射探探测的的基础础，也也是认认识微微观世世界的的基本本手段段。这里讨论的的对象为致电离辐射射。辐射能量大于10eV，即可使探测测介质的原原子发生电电离的能量量。辐射:带电粒子辐辐射非带电粒子子辐射射线与物质质相互作用用的分类带电粒子辐射不带电粒子辐射重带电粒子中子快电子X射线和

射线带电粒子通过物质时时，在同物物质原子中中的电子和和原子核发发生碰撞进进行能量的的传递和交交换：其中中一种主要要的作用是是带电粒子子直接使原原子电离或激发发非带电粒子子则通过次级级效应产生生次带电粒子子使原子电离离或激发能够直接或或间接引起起介质原子子电离或激激发的核辐辐射通常叫叫做电离辐射1带电粒粒子与物质质相互作用用载能带电粒粒子在靶物物质中的慢化过程，可分为四种，其中前两两种是主要要的：(a)

电离损失－带电粒子与靶物质原子中核外电子的非弹性碰撞过程。(b)

辐射损失－带电粒子与靶原子核的非弹性碰撞过程。(c)带电粒子与靶原子核的弹性碰撞(d)带电粒子与核外电子弹性碰撞1.1带带电粒子能能量损失方方式之一---电离离损失入射带电粒粒子与靶原原子的核外外电子通过过库仑作用，使电子获获得能量而而引起原子的电离或激发。电离——核外层层电子克服服束缚成为为自由电子，原子成为为正离子。。激发——使核外外层电子由由低能级跃跃迁到高能能级而使原原子处于激发状态，退激发光光。1.2带带电粒子能能量损失方方式之二---辐射射损失入射带电电粒子与与原子核之间的库仑力作作用，使入射射带电粒粒子的速度和方向发生变化化，伴随随着发射射电磁辐射射—轫致辐射射(Bremsstrahlung)。它是X射线的一一种，具具有连续续的能量量分布。。射程P45射程(Range)的定义带带电粒子子沿入射方方向所行径的的最大距离离，称为入入射粒子子在该物质质中的射程R。入射粒子子在物质质中行径径的实际轨迹迹的长度度称作路程(Path)。重带电粒粒子的质量大，与物质质原子相相互作用用时，其其运动方向向几乎不不变。因此，，重带电粒粒子的射射程与其其路程相相近。P45对重带电电粒子质质量大，，与物质质原子的的核外电电子作用用时，运运动方向向几乎不不变，因因此，其其α射程与路路程相近近。5.3MeV的α粒子空气气中射程程3.84cm，生物肌肌肉组织织中的射射程仅为为30-40μm，人体皮皮肤的角质层就可把它它挡住。。粒子的射射程由于电子子容易物物质原子子的散射射，其射射程与路路径相差差甚远。。连续能能量分布布，其射射程不同同于重带带电粒子子。但与粒粒子子最大能能量相应存在在一个最大射程程。。因此，两两个湮没光子子的能量相同同，各等于于0.511MeV。而两个湮没光子的发射方向相反，且发射是各向同性的。射线与与射射线的的本质———电磁辐射射特征射线：：湮没辐射射：核能级跃跃迁正电子湮湮没产生生特征X射线：原子能级级跃迁轫致辐射射：带电粒子子速度或或运动方方向改变变产生2射射线线与物质质相互作作用P45射线与物物质相互互作用特点：光子是通过次级效应应与物质的的原子或或原子核核外电子子作用次级效应应主要的方方式有三种，即光电效应应、康普顿效效应和电子对效效应。1.光电效