当前课程知识点：核辐射物理及探测学 > 第六章射线与物质相互作用 > 6.3 快电子与物质的相互作用 > 6.3.6 正电子湮没

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6.3.6 正电子湮没在线视频

6.3.6 正电子湮没

下一节:6.3.7 带电粒子与物质相互作用小结

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6.3.6 正电子湮没课程教案、知识点、字幕

前面讲到的是

快电子与物质相互作用时

损失能量的规律

那么正电子它不是负电子

它在与物质相互作用时

损失能量的规律是什么呢

正电子在与物质相互作用中

要注意的主要物理过程是什么呢

从与介质作用损失能量上来说

正电子与电子的主要差别

就是带有单位正电荷

因此原来的库仑斥力

就变成了库仑吸引力

从碰撞类型和能量损失规律上来说

并没有明显的区别

所有应用于快电子的规律

都可以用在正电子身上

但正电子本身是反粒子

在能量损耗完之后会发生湮没

所以正电子与物质相互作用中

我们要特别关注正电子的湮没

下面我们来看一下

正电子与物质的相互作用

正电子它也是电子

只不过是电子的反粒子

我们说它与物质的相互作用

损失能量的特点

和电子与物质相互作用

损失能量的特点是相同的

所以对于电子的那些规律

依然可以用到正电子身上来

但是我们说

正电子它本身是一个反粒子

它在我们这个世界上

本来应该是不存在的

所以正电子在能量损失完之后

它和电子之间会有一个相互作用

在这个相互作用的过程里面

会产生湮没

所谓的湮没指的就是

我们说正电子在物质里面被慢化之后

通常是在的径迹末端

也就是能量损失完的时候

它会和介质里面的电子相互作用

发生湮没

湮没的过程会放出γ光子

当然它也可能会和一个电子

结合成一个所谓的正电子束

然后再湮没

不管哪种情况吧

正电子的最后的一个结局

就是发生湮没放出γ光子

正电子湮没时放出来的光子

我们把它称为湮没光子

正电子湮没时

一般是放出两个光子

当然它也有放出三光子湮没的

这种情况

但是概率比较低

所以我们后面讨论的话

只讨论它放出两个光子的

湮没的情况

我们来看一下湮没光子的特征

从能量守恒出发

发生湮没的时候

正负电子的动能为0

所以两个湮没光子的总能量

应该等于正负电子的静止质量

所对应的能量

也就是我们有这样的一个关系

同时我们再去考虑动量守恒

湮没前正负电子的总动量为零

湮没之后两个湮没光子的总动量

也应该为零

也就是说两个光子所带走的动量

大小相等方向应该是相反的

所以我们可以得到这样的两个公式

利用两个公式

显然可以很容易得到

hv1=hv2=mec^2

所以我们说得到的就是

两个湮没光子的能量相同

都等于0.511MeV

两个湮没光子的发射方向

是相反的

而且我们说湮没的时候

认为正电子和电子都没有动能了

所以这个时候

它湮没发生的这个发射的方向

是各向同性的

我们可以用一张图去描述一下

这个湮没发生的过程

介质里面它还存在大量的电子

从外面如果进来一个

我们用红色的点表示的正电子

正电子在介质里面

它的能量损失

或者它走的径迹

也是一个很曲折的径迹

在它能量损失完之后

它会和电子相互作用产生湮没

所以它在介质里面

它走的就是一个很曲折的路径

最后湮没会产生两个

511的keV的光子

当然这个光子的方向

可以往各个方向去发射

但要注意两个光子方向是相反的

我们来看一下

正电子在材料里面

单位时间发生湮没的一个概率

这个概率我们可以用这个公式去描述它

也就是说

正电子在材料中

单位时间发生湮没的概率

应该和材料里面的电子密度

是成正比关系的

这个里面re是一个常量

c也是常量

所以它只和材料中的

电子密度成正比

我们把这个材料中的电子密度

写成ρZ/A

这样的一个表达式

然后把前面那一堆常量

我们也给它换算出来之后

我们得到下面这个公式

那这个里面

ρ描述的是材料的密度

Z是材料的原子序数

A是这个材料的原子量

所以它和这些量之间是有关系的

通常情况下

我们还可以定义

正电子在材料中的寿命

它是等于它的这个湮没概率分之一

在固体里面

它的寿命是10的-10次方秒

在气体里面是10的-7次方秒

所以可以从这个地方看出来

其实正电子的湮没

是一个比较快的过程

这个快是相对于

探测器输出信号而言的

也就是说如果在射线

和物质相互作用的过程里面

有正电子的产生

这个正电子所产生的这个结果

它和原来的那个入射的粒子

所产生的那个信号的结果

是一个叠加的过程

从时间上是分不开的

所以后面我们看γ能谱的时候

会看到正电子湮没一个影响

这个就是关于

正电子与物质相互作用的一个特点

也就是说

湮没辐射的产生

以及湮没辐射的特征

在分析γ能谱的时候

如果你看到了511keV

511keV要把它记住

它是一个特征的能量

有它就要考虑到

是有正电子的湮没

有正电子的出现

我们就要考虑

这个正电子究竟是怎么来的

最后怎么去消失的

这一节的内容就到这里

核辐射物理及探测学课程列表：

第一章原子核的基本性质

-1.1 基础知识、常量与单位

--1.1.1 基础知识、常量与单位

-1.2 原子核的构成、表示方法与相关术语

--1.2.1 原子核的构成

--1.2.2 原子核的表示方法

--1.2.3 一些原子核相关的术语

-1.3 原子核的大小与稳定性规律

--1.3.1 原子核的大小

--1.3.2 核力的基本特性

--1.3.3 β稳定曲线及原子核的稳定性规律

--1.3.4 核势垒

-1.4 原子核的结合能

--1.4.1 质量亏损与质量过剩

--1.4.2 原子核的结合能与比结合能

--1.4.3 液滴模型

-1.5 原子核的自旋

--1.5.1 原子核的自旋

-1.6 原子核的磁矩与电矩

--1.6.1 原子核的磁矩

--1.6.2 原子核的电矩

-1.7 原子核的统计性质、宇称与能态

--1.7.1 原子核的统计性质

--1.7.2 原子核的宇称

--1.7.3 原子核的能态

-课后作业--作业

第二章原子核的放射性

-2.1 放射性衰变的基本规律

--2.1.1放射性的发现

--2.1.2原子核的放射性

--2.1.3衰变纲图

--2.1.4放射性衰变的基本规律

--2.1.5描述放射性的特征量

--2.1.6 放射性活度、比活度、射线强度

-2.2 递次衰变规律

--2.2.1 递次衰变规律

--2.2.2 放射性平衡与逐代衰变

-2.3 放射系

--2.3.1 放射系

-2.4 放射规律的一些应用

--2.4.1 放射源活度修正和源性质分析

--2.4.2 放射源制备时间与放射源活度确定

--2.4.3 碳-14断代年代法

--2.4.4 地质放射性鉴年法

--2.4.5 短寿命核素发生器

-课后作业--作业

第三章原子核的衰变

-3.1 原子核的衰变方式

--3.1.1 原子核的衰变方式

-3.2 α衰变

--3.2.1 α衰变的形式

--3.2.2 α衰变的特点

--3.2.3 α衰变的衰变能

--3.2.4 α衰变与核能级图

--3.2.5 α衰变的衰变常数

-3.3 β衰变

--3.3.1 什么是β衰变？

--3.3.2 中微子假说

--3.3.3 中微子的性质

--3.3.4 β-衰变

--3.3.5 β+衰变

--3.3.6 轨道电子俘获

--3.3.7 β衰变三种类型小结

--3.3.8 β衰变的费米理论与选择定则

--3.3.9 β能谱形状与库里厄图

--3.3.10 衰变常数与比较半衰期

-3.4 γ跃迁

--3.4.1 什么是γ跃迁？

--3.4.2 γ跃迁的多极性与主要特点

--3.4.3 γ跃迁几率与选择定则

--3.4.4 同质异能跃迁

--3.4.5 内转换

-课后作业--作业

第四章原子核反应

-4.1 核反应的概况

--4.1.1 原子核反应相关概念

--4.1.2 核反应中的第一

--4.1.3 核反应的分类

--4.1.4 核反应中的守恒定律

-4.2 核反应能和Q方程

--4.2.1 核反应能

--4.2.2 Q方程

--4.2.3 Q方程的应用

--4.2.4 实验室坐标系和质心坐标系

--4.2.5 核反应阈能

--4.2.6 L系和C系中出射角的关系

-4.3 核反应截面和产额

--4.3.1 核反应截面

--4.3.2 微分截面和角分布

--4.3.3 L系和C系中反应截面的关系

--4.3.4 反应产额

-4.4 反应机制及核反应模型

--4.4.1 核反应的三阶段描述和各截面的关系

--4.4.2 核反应的光学模型

--4.4.3 复合核模型

--4.4.4 共振和共振公式

--4.4.5 (n,γ)反应的1/v规律

-课后作业--作业

第六章射线与物质相互作用

-6.1 辐射与物质相互作用概述

--6.1.1 射线(辐射)及射线的分类

--6.1.2 带电粒子与物质原子的碰撞过程

--6.1.3 能量损失率、比能损失或阻止本领

-6.2 重带电粒子与物质的相互作用

--6.2.1 重带电粒子与物质相互作用的特点

--6.2.2 电离能量损失规律：Bethe公式

--6.2.3 对Bethe公式的讨论

--6.2.4 Bragg曲线与能量歧离

--6.2.5 能量损失的Bragg加法法则

--6.2.6 重带电粒子的射程及射程歧离

--6.2.7 阻止时间

-6.3 快电子与物质的相互作用

--6.3.1 快电子与物质相互作用的特点

--6.3.2 辐射能量损失规律

--6.3.3 快电子的能量损失率

--6.3.4 快电子的吸收与射程

--6.3.5 快电子的散射与反散射

--6.3.6 正电子湮没

--6.3.7 带电粒子与物质相互作用小结

-6.4 γ射线与物质的相互作用

--6.4.1 能谱的概念

--6.4.2 γ射线与物质相互作用的特点

--6.4.3 光电效应(物理、能量、截面)

--6.4.4 康普顿效应

--6.4.5 电子对效应

--6.4.6 三种效应的比较

--6.4.7 其他作用过程

--6.4.8 γ射线的衰减规律

--6.4.9 关于中子与物质相互作用的说明

-课后作业--作业

第七章辐射测量的数理统计基础

-7.1 统计学的基础知识

--7.1.1 伯努利实验

--7.1.2 二项分布

--7.1.3 泊松分布

--7.1.4 高斯分布

--7.1.5 串级变量

-7.2 放射性测量的统计误差

--7.2.1 核衰变数的涨落

--7.2.2 放射性测量的统计误差

-7.3 电离过程的涨落与法诺分布

--7.3.1 电离过程的涨落与法诺分布

-7.4 粒子束脉冲的总电离电荷量的涨落

--7.4.1 粒子束脉冲的总电离电荷量的涨落

-7.5 时间间隔的统计分布

--7.5.1 相邻信号脉冲(或粒子)的时间间隔

--7.5.2 相邻“进位脉冲”的时间间隔

-课后作业--作业

第八章气体电离探测器

-8.1 气体中离子与电子的运动规律

--8.1.1 气体中离子与电子的运动规律

-8.2 电离室

--8.2.1 电离室的工作机制

--8.2.2 脉冲电离室及其输出信号

--8.2.3 脉冲电离室的主要性能指标第一部分：能量分辨率

--8.2.4 脉冲电离室的主要性能指标第二部分：饱和特性、坪特性等

--8.2.5 累计电离室

-8.3 正比计数器

--8.3.1 正比计数器的工作原理

--8.3.2 正比计数器的输出信号

--8.3.3 正比计数器的主要性能指标

-8.4 G-M计数管

--8.4.1 GM计数管的工作机制

--8.4.2 有机自熄GM计数管

--8.4.3 卤素自熄GM计数管

--8.4.4 自熄GM计数管的输出信号和主要性能指标

-8.5 气体探测器小结

--8.5.1 气体探测器小结

-课后作业--作业

第九章闪烁探测器

-9.1 闪烁体

--9.1.1 闪烁体及其分类

--9.1.2 闪烁体的主要物理特性

--9.1.3 闪烁光的收集

-9.2 光电倍增管

--9.2.1 光电倍增管及其主要性能

-9.3 闪烁探测器

--9.3.1 闪烁探测器输出信号的物理过程及输出回路

--9.3.2 闪烁探测器的输出信号

--9.3.3 闪烁探测器输出信号的涨落

-9.4 单晶闪烁谱仪

--9.4.1 单晶闪烁谱仪的构成和主要性能指标

-课后作业--作业

第十章半导体探测器

-10.1 半导体与半导体探测器

--10.1.1 半导体探测器及其基本特点

--10.1.2 半导体的基本性质

-10.2 PN结半导体探测器

--10.2.1 PN结半导体探测器的工作原理

--10.2.2 PN结半导体探测器的输出信号

--10.2.3 PN结半导体探测器的主要性能

-10.3 锂漂移和高纯锗半导体探测器

--10.3.1 锂漂移半导体探测器

--10.3.2 高纯锗半导体探测器

--10.3.3 锂漂移和高纯锗半导体探测器的性能与应用

-10.4 其他半导体探测器

--10.4.1 其他半导体探测器

-课后作业--作业

第十二章核辐射测量方法

-12.1 活度测量方法

--12.1.1 辐射测量关心的问题

--12.1.2 活度测量的相对法与绝对法

--12.1.3 影响活度测量的因素

--12.1.4 α放射性样品活度的测量

--12.1.5 β放射性样品活度的测量

-12.2 符合测量法

--12.2.1 什么是符合？

--12.2.2 真符合

--12.2.3 反符合

--12.2.4 延迟符合

--12.2.5 符合曲线

--12.2.6 偶然符合

--12.2.7 真偶符合比

-12.3 γ能谱解析

--12.3.1 γ能谱解析

-课后作业--作业

第十三章中子及中子探测

-13.1 中子的基本特性与分类

--13.1.1 中子的基本特性与分类

-13.2 中子源

--13.2.1 中子源

-13.3 中子与物质的相互作用

--13.3.1 中子与物质的相互作用

-13.4 中子探测的特点与探测方法分类

--13.4.1 中子探测的特点与探测方法分类

-13.5 常用的中子探测器

--13.5.1 常用的中子探测器

-课后作业--作业

6.3.6 正电子湮没笔记与讨论

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