电离辐射剂量与防护肖德涛第二讲射线与物质的相互作用一、相互作用类型带电粒子：电子、重带电粒子1.非弹性碰撞（Nonelasticcollision）硬撞或“对面撞”（hardor“knock-on”collision）软碰撞或“核”碰撞（softcollision）b>>a，每次作用损失能量小；b与a同量级，每次作用能量损失大。在透明介质中，当v>c/n（n是材料的折射率），发生切论科夫辐射（相干的蓝-白光发射）。2.辐射相互作用（Radiativeinteraction）（1）轫致辐射（Bremsstrahlung）b>>a，受原子核电场作用产生加速度，带电粒子以正比于其加速度的平方(z2Z2M-2)的几率辐射电磁波，高能电子为能量损失主要方式，重带电粒子可忽略。（2）湮没辐射（Annihilation）粒子与反粒子相互作用，生成两个光子。高能电子飞行中湮没。3.弹性碰撞（Elasticcollision）b<<a，轫致辐射可忽略，作用体系总动能不改变4.核相互作用（Nuclearinteraction）高能带电粒子，例如（P，n），（P，2P）等5.电子对生成（Pairproduction）b<<a，入射带电粒子与靶核发生电磁互相作用。入射粒子的动能远大于其静止能量时，这一过程才是重要的。对电子而言，此过程发生的几率远小于轫致辐射、核反应的几率。二.阻止本领（Stoppingpower）质量碰撞阻止本领（Masscollisionstoppingpower）（S/ρ)c2.特性（Properties）极化效应（Polarizationeffect）使（S/ρ）c减少运动带电粒子产生的电场使介质中的原子极化，减弱了运动的带电粒子产生的电场，降低了与较远的电子作用，从而减少了碰撞能量损失。介质密度越大，近距离原子的极化对较远电子的影响就大（密度效应（Densityeffect））。不同重带电粒子若它们在同一种介质中以相同的速度运行时，壳层修正和密度修正相同，故有（归一化的碰撞阻止本领）。（S/ρ）c随z减少而增加平均激发能随z增加而增加；z/MA随原子序数z增加而减少。3.定限碰撞阻止本领（Restrictedmasscollisionstoppingpower）L∆/ρ（1）δ粒子带电粒子径迹δ粒子定义：能够产生分支径迹的次级电子（2)L∆/ρ定义：L∆/ρ=(dE/dl)∆/ρdE为带电粒子在密度为ρ的介质中穿行距离为dl时，由传递能量小于指定值∆的碰撞而损失的能量的数学期望值。L∆亦叫传能线密度LET（Linearenergytransfer）。LET:特定能量的带电粒子在介质中穿行单位长度路程时，由能量转移小于某一指定值的历次碰撞所造成的平均能量损失。L∞=Sc,L∞/ρ=(S/ρ)c4.辐射阻止本领（Radiactivestoppingpower）(S/ρ)r(1)定义：(2)特点：(S/ρ)r与z2/m2成正比,重粒子可忽略不计。对高能电子：x0是电子在介质中的辐射长度。它是电子因辐射电磁波使其能量减小到原来的1/e时所需要的质量厚度（kg.m-2）（对电子，E>3MeVn=700100MeV）的电子能量称为临界能量低能电子(S/ρ)c值较大，高能电子(S/ρ)r值较大。三.散射本领（Scatteringpower）四.射程（Range）2.连续慢化近似射程r0（Continuousslowingdownapproximationrange）五.产生一对离子所消耗的平均能量W1.离子对（Ionpair）2.W的定义：3.W的特性最低电离能(第一电离能)，但除单壳层电子外，平均激发能。当入射带电粒子的速率远远大于价电子的轨道速率时，W几乎不受带电粒子电荷、质量和能量的影响，当接近时，速度减小，W增大。伴随电离降低W值学而时习之，温故而知新!