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 >  6.4 γ射线与物质的相互作用 >  6.4.6 三种效应的比较

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6.4.6 三种效应的比较在线视频

6.4.6 三种效应的比较

下一节:6.4.7 其他作用过程

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6.4.6 三种效应的比较课程教案、知识点、字幕

下面我们把三种作用效应

做一个简单的比较

首先我们从作用机制上来讲

光电效应是入射光子和原子

整体作用

作用后光子是消失了

带着而产生的是光电子

康普顿散射作用之后呢

这个光子并没有完全消失

它变成了散射光子

同时会有一个反冲电子的出现

而且光电效应和康普顿效应

我们要知道光电子的来源

和反冲电子的来源是不同的

光电子更倾向于来源于

原子的内层电子

反冲电子呢

更倾向于来源于原子的外层电子

电子对效应呢它就是无中生有

光子在库仑场的作用下完全消失

生成了一段正负电子对

正负电子对

不是原来原子里面的

任何的电子或者是什么

它是由这个光子直接生成的

三种效应的产物我们来看一下

光电效应的直接产物很简单

就是光电子

当然了我们要注意

光电效应它是有后续过程

它的后续过程就是特征X射线

俄歇电子的过程

所以我们分析能谱的时候

不光要看它的直接产物

还要管一管它的后续过程

康普顿散射呢

它是直接作用

就会有两种射线都存在的

一个是散射光子

一个是反冲电子

都是存在的

所以考虑的时候

既要考虑反冲电子

也要考虑散射光子

电子对效应呢

它直接的产物

当然就是正负电子对

正负电子对呢

它在探测器里面损失能量

最后形成能量的沉积

这个很方便的去说

但是我们也要注意

电子对效应一定是有后续过程

它的后续过程就是正电子的湮没

也就是会产生湮没辐射

而湮没辐射又使这个能谱

变得更为复杂起来

我们再看一下次电子的能量

光电效应光电子的能量呢

是hν减去那个电子本身的结合能

康普顿散射反冲电子的能量

和入射光子的能量之间

是这样的一个关系

它和θ就散射角是有关系的

电子对效应正负电子对的能量

它是hν减去两倍电子静止质量

所对应能量这样的一个值

所以我们会看到

光电效应和电子对效应

所对应到的次电子的能量

都是分裂能量

这个能量和原来入射光子能量之间

都能找到对应的关系

康普顿散射反冲电子的能量

它是一个连续的能量分布

从零到某一个最大能量之间

都是有分布的

只不过这个最大能量

其实和入射光子的能量之间

还是有对应关系的

从能谱上我们其实也可以看出来

像全能峰的话我们说不管怎么说

最后一次作用

应该是一个光电效应

把所有能量沉积下来

单逃双逃和湮没辐射

刚才说了都是电子对效应

所对应的一些结果

然后这个康普顿坪和康普顿沿

和反散射峰

是康普顿散射在这个里面

形成了一个结果

我们来看一下作用截面

和吸收物质原子序数的关系

光电效应呢

它和作用介质原子序数的

5次方成正比

所以它很依赖于原子序数的大小

康普顿散射和Z的1次方成正比

电子对效应和Z的平方成正比

所以看起来就是512的一个关系

总的说来吸收物质原子序数越大

各个相互作用的截面就越大

所以我们看到

γ射线与物质相互作用

相互作用物质的原子序数越大呢

作用的截面就是越大的

我们再来看一下

作用截面与入射光子能量的关系

对于光电效应来说

它随着入射光子能量的增加

这个截面是急剧减小的

开始的变化很剧烈

随后是一个反比的关系

康普顿散射的截面开始的时候

基本上是一个常数

然后随着能量的增加

基本上是一个反比的关系

当然比反比变化

还要更缓和一点

但是也是随着能量的增加而减少

只有电子对效应的截面

随着光子能量增加

是一个增加的过程

开始基本上是正比

后面变化的平缓一点

另外应该注意的是

电子对效应只有在入射光子的能量

大于1.022MeV的时候才能发生

我们再来看一下

三种效应的相对重要性

我们用一张图去表示它

这张图里面有两条线

第一条线呢

就是左边的这条线

描述的是康普顿效应截面

和光电效应截面相等的那条线

右边那条线呢描述的是

电子对效应截面

和康普顿效应截面

相等的那条线

所以我们会找出三个区域来

这三个区域来呢分别是

光电效应的截面相对来说最大的

康普顿效应截面相对最大的

和电子对效应相对最大的

横坐标是它的这个入射光子的能量

所以我们可以看出来的是

对于低能量的入射光子来说

在高Z的物质里面

光电效应是占优势的

对于中等的能量的γ射线来说

对于中低的Z的

这种吸收物质来说

康普顿效应是占优势的

对于能量比较高的情况

而且作用介质原子序数

也比较高的情况

是电子对效应占优势的一种情况

这个就是三种相应的

一个相对比较

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

6.4.6 三种效应的比较笔记与讨论

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