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
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
-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
-1.3 原子核的大小与稳定性规律
-1.4 原子核的结合能
-1.5 原子核的自旋
-1.6 原子核的磁矩与电矩
-1.7 原子核的统计性质、宇称与能态
-课后作业--作业
-2.1 放射性衰变的基本规律
-2.2 递次衰变规律
-2.3 放射系
-2.4 放射规律的一些应用
-课后作业--作业
-3.1 原子核的衰变方式
-3.2 α衰变
-3.3 β衰变
-3.4 γ跃迁
-课后作业--作业
-4.1 核反应的概况
-4.2 核反应能和Q方程
-4.3 核反应截面和产额
-4.4 反应机制及核反应模型
-课后作业--作业
-6.1 辐射与物质相互作用概述
-6.2 重带电粒子与物质的相互作用
-6.3 快电子与物质的相互作用
-6.4 γ射线与物质的相互作用
-课后作业--作业
-7.1 统计学的基础知识
-7.2 放射性测量的统计误差
-7.3 电离过程的涨落与法诺分布
-7.4 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
-课后作业--作业
-8.1 气体中离子与电子的运动规律
-8.2 电离室
--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
-8.3 正比计数器
-8.4 G-M计数管
-8.5 气体探测器小结
-课后作业--作业
-9.1 闪烁体
-9.2 光电倍增管
-9.3 闪烁探测器
-9.4 单晶闪烁谱仪
-课后作业--作业
-10.1 半导体与半导体探测器
-10.2 PN结半导体探测器
-10.3 锂漂移和高纯锗半导体探测器
-10.4 其他半导体探测器
-课后作业--作业
-12.1 活度测量方法
-12.2 符合测量法
-12.3 γ能谱解析
-课后作业--作业
-13.1 中子的基本特性与分类
-13.2 中子源
-13.3 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
-13.5 常用的中子探测器
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