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能量吸收和能量传递

时间:2022-02-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:为了表达吸收的能量,我们采用了能量吸收系数μen,由下式给出:在这个表达式中,μ是衰减系数,Ea是材料中每次光子相互作用吸收的平均能量,hν是光子能量。因此,能量吸收系数等于衰减系数乘以真正吸收的能量百分数。该屏的衰减系数是23m-1,而对40ke V光子的质量能量吸收系数是5m-1。求在0.5秒的曝光时间内该屏吸收的总能量。

衰减系数μ(或μa、μe、μm)涉及到总的衰减(即吸收加散射)。有时候它对确定材料真正吸收而不是简单地从它散射出来的能量是必要的。为了表达吸收的能量,我们采用了能量吸收系数μen,由下式给出:

在这个表达式中,μ是衰减系数,Ea是材料中每次光子相互作用吸收的平均能量,hν是光子能量。因此,能量吸收系数等于衰减系数乘以真正吸收的能量百分数。若将能量吸收系数μen除以物理密度、每立方米的原子数或每立方米的电子数,能量吸收系数也可以分别表示成质量能量吸收系数(μen)m、原子能量吸收系数(μen)a或电子能量吸收系数(μen)e

例4-7 1Me V光子在水中的衰减系数是7.1m-1。假设1Me V光子在水中的能量吸收系数是3.1m-1,求出水中每次光子相互作用所吸收的平均能量。

重组方程(4-15),我们可以得到:

例4-8 一个X-线管以高度准直束方式每秒发出1012个光子,这束光子撞击0.1mm厚的X-线摄影屏。为实现这一目的,假设该光束整个由40ke V的光子组成。该屏的衰减系数是23m-1,而对40ke V光子的质量能量吸收系数是5m-1。求在0.5秒的曝光时间内该屏吸收的总能量。

入射到屏幕上的光子数目为:

在屏幕上发生相互作用的光子数是(由方程(4-7)可知):

每次相互作用所吸收的平均能量(由方程(4-15)可知):

在这0.5秒的曝光期间所吸收的总能量是: (1.2×109)(8.7ke V) =1.3×1010ke V。

页边图4-12作为光子能量的函数,绘制出空气的能量吸收系数和衰减系数的图表。

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