光电子的能量Bi是壳层电子的结合能，不仅与原子序数Z有关，也与电子所在壳层有关。光子的能量必须大于壳层电子的结合能才能发生光电效应。第62页，共99页，星期日，2025年，2月5日光电效应的截面光电效应的截面称为光电截面，它表示一个入射光子与单位面积上一个靶原子发生光电效应的概率。光电效应截面的大小与光子能量和吸收物质的原子序数有关，而与物质所处的化学和物理状态无关。光电效应发生在束缚最紧的内层电子上，K壳层发生光电效应的概率最大。第63页，共99页，星期日，2025年，2月5日第64页，共99页，星期日，2025年，2月5日当光子与核外电子发生非弹性相撞时，将部分能量传给电子，电子获得能量后脱离原子而运动，该电子称康普顿－吴有训电子，而使物质电离。光子本身能量减少又改变了运动方向。当光子的能量为0.5--1.0MeV时，该效应比较明显。1.3.2康普顿－吴友训效应（Compton--Wueffect)第65页，共99页，星期日，2025年，2月5日康普顿效应散射光子与反冲电子第66页，共99页，星期日，2025年，2月5日入射光子能量（MeV）0.50.6621.01.52.03.04.0反散射光子能量（MeV）0.1690.1840.2030.2180.2260.2350.24不同入射光子能量对应的反散射光子的能量第67页，共99页，星期日，2025年，2月5日康普顿散射截面当光子能量很低时当光子能量很高时第68页，共99页，星期日，2025年，2月5日当入射光子能量大于1.022MeV时，光子在原子核的库仑电场作用下，γ射线消失，转换成一对正负电子（二者又可结合转化为γ光子），此过程称为电子对生成。电子对效应通常发生在能量较大的光子。1.3.3电子对生成（pairproduction)第69页，共99页，星期日，2025年，2月5日能量≥1.02MeV的γ射线与原子核作用可能产生一对正-负电子。M＋γ→M+e++e-→γ1+γ21.02MeVmeme0.511MeV0.511MeV基本条件：γ射线能量Eγ≥1.02MeV为什么？能量转化成质量M=E/C2电子对生成第70页，共99页，星期日，2025年，2月5日1.电子对的能量第71页，共99页，星期日，2025年，2月5日在其它物质中的射程R可用在空气中的射程R0进行换算，其公式如下：式中，A和ρ分别表示吸收物质原子的质量数和密度（单位为g/cm3），R的单位为cm。在其它物质中的射程：第30页，共99页，星期日，2025年，2月5日问题一：已知5MeV的α粒子在空气中的平均射程是3.5cm，求其在铝和铅中的平均射程？第31页，共99页，星期日，2025年，2月5日α粒子能/MeV空气R/cm生物组织/铝/42.5311653.5432364.6563075.9723887.4914898.9110581010.613069α粒子在几种物质中的平均射程第32页，共99页，星期日，2025年，2月5日1.2β射线与物质相互作用第33页，共99页，星期日，2025年，2月5日1.2.1β射线的产生和特点第34页，共99页，星期日，2025年，2月5日快速电子或β射线（正电子和电子）与物质发生三种相互作用：非弹性散射、弹性散射和轫致辐射。由于电子的静止质量约是α粒子的1/7000，所以它与物质相互作用及在物质中的运动轨迹都与重带电粒子有很大差异。快速电子在物质中的损失一般需考虑电离损失和轫致辐射损失。电子与原子核库仑场作用发生非弹性碰撞，产生轫致辐射，能量为几个MeV的电子在铅中的轫致辐射能量损失率接近电离损失率。第35页，共99页，星期日，2025年，2月5日阻止本领公式低能时：高能时：第36页，共99页，星期日，2025年，2月5日快速运动电子通过原子核附近时，受到原子核库仑电场的作用，速度大小和运动方向都发生变化，一部分能量以电磁波的形式辐射出来，这种辐射称为轫致辐射。辐射能量损失（bremsstrahlung)第37页，共99页，星期日，2025年，2月5日电子打在荧光屏上产生X射线电视机显像管特征:x射线能量连续0–EMax(电子能量)电视机高压15kV电