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粒子辐射对物质的作用原理

时间:2022-06-23 百科知识 版权反馈
【摘要】:从作用方式来说,这两类粒子辐射对物质的作用都是通过与靶物质的碰撞来传递辐射能量的。因此,我们只要搞清楚带电粒子对物质的作用原理,也就包含了中性粒子乃至各类粒子辐射对物质的作用原理。因为粒子与物质的相互作用是一个随机过程,每个相同能量的入射粒子的路径长度和射程可能均不一样,所以宏观来讲,整个粒子束的路径长度和射程具有统计学上的意义,而并非每个带电粒子的实际的路径长度或者射程。

根据本篇第1章第二节的论述可知,粒子辐射包括带电粒子辐射和中性粒子辐射。从作用方式来说,这两类粒子辐射对物质的作用都是通过与靶物质的碰撞来传递辐射能量的。但中性粒子的碰撞不能直接引起物质电离,而是通过碰撞把动能的一部分传递给靶物质的带电粒子,然后这些被碰撞的带电粒子再继续碰撞而引起物质电离或者激发的。因此,我们只要搞清楚带电粒子对物质的作用原理,也就包含了中性粒子乃至各类粒子辐射对物质的作用原理。

带电粒子对物质的碰撞方式是随机的,其可能的方式包括如下几种类型。

1.与核外电子发生非弹性碰撞。

2.与原子核发生非弹性碰撞。

3.与原子核发生弹性碰撞。

4.与原子核发生核反应。

显然,不论入射的带电粒子与靶物质的原子发生哪种类型的碰撞,都会引起原子状态的改变——可能丢失电子、可能丢失质子或中子、也可能改变原子的结构状态、还可能引发光子(X线或γ射线)辐射等。至于到底发生哪种效应,要看入射的是什么粒子和这种粒子的能量状态,还要看靶物质的性质和结构等。

在入射的带电粒子与靶物质的连续碰撞过程中,会不断地损失其动能,最终将损失所有的动能而停止运动(不包括热运动)。粒子从入射位置至完全停止位置沿运动轨迹所经过的路程称为路径长度,粒子沿入射方向从入射位置至完全停止位置所经过的直线距离称为射程。由于粒子的运动轨迹是曲折的,因此射程总是小于路径长度。因为粒子与物质的相互作用是一个随机过程,每个相同能量的入射粒子的路径长度和射程可能均不一样,所以宏观来讲,整个粒子束的路径长度和射程具有统计学上的意义,而并非每个带电粒子的实际的路径长度或者射程。

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