dE de de 物质对重带息粒子时质景阻止木领(-d)可用下式表示: dE de dx (1-5) 式中,P:物质的密度。 两种物质对重带电粒子的相对阻止木领可用下式表示 de )./(a) (1-6) dE Q= dE 2 z1n(2m。 ZaIn(2m 分3 (1-8 式中,p和p2分别是两种物质的密度; A:利A2分别是两种物质原子量; 2.和z分别是两种物质原子的原子序数; 1和F2分别是两种物质原子的平均电离电位; F3-:电子肖静止质; ;重带屯粒子的速度。 每个原于对重带电粒子的阻止领可称为原子对重带电粒 的阻止截面Σ。(单位是MeV·cm2),可用下式表示: dE dx 试,N是单位体积的原子数目
对于包含K种元素的拗质来说,重带电泣」在单路珵上 离能量损失可用下式计算: dE dx p (1-10) 式中, p:物质的密度 W:第i种元素的重量百分数 A;:第i种元素的克原子量; N。;阿佛加德罗常数; ∑;;第i种元素原了的阻止截面。 带电粒子与靶原子的核外电子的非弹性碰撞导致原子的电离 或微发,这种电宮称为原电离,由原电离产生的电子如果具有足 够的动能,它也能使原子电离,这种电离称为次电离。带电粒子 在单位路程上产生的离子对数称为比电离,比电离应包括原电离 和次电离产生离子对。图1-5为粒了射入标准状况空气后,在 它路径上各点的比电离值变化情况。图中纵坐标为c粒子在路径 上各点的比电离值,横坐标汋入射α粒子在路径上某一点距路程 末端的距离(通常杷这个距离称为∝粒子的剩余射程)。 60对/m-H 0 0 2750离子对/mn 2.52,015100,5 剩余射程 图1·5a泣子的比电离与它们在空气中的剩余射程的关系[21
重带电粒子在物质中的射程 任何一种帮电粒子在进入物质以后,通过与物质相互作用而 不断地损失能量,带电粒子的速度愈来愈小。如果物质的厚度是 足够的,带电粒子最终将完全停留在物质中,这种现象称为物质 对萦电粒子的吸收,这种物质称为吸妆物质。带电粒子从进入物 质到完全被吸收沿原入射的方向穿过的最大距离,称为该粒子在 物质中射程,常用符号R表示。一般如果不指明在哪种物质 中,而只是说“射程”多少,就是指粒子在标准状况下的室气中 的射程。 应当注意,射程和路程的概念是不同的。射程是指粒子在吸 收物质中沿入射方向上所能达到的最大距离,亦即沿入射方向穿 透的深度。而路程是指粒子所絰过的实际路径的长度。粒子的路 径可以是曲折的。由于重带电粒子在物质中的散射少到可以忽 略,它在介质中几乎是直线前进,因此射程和路程近似相等,而 电子由于在物质中多次散射,路径非常曲折,因此路程比射程 般长得多。图1-6表示带电粒子的射程和路径的区别。 吸收物质 粒子 路程 射程 F粒子 路程 1-6带比粒子的躬程和路 图1:(A)表示用于测量c粒子在空气中的射程的实验装置。 放射源发射时a射线经过准直器准直后,进入粒子探测器,产
生出电脉冲信号,褂由电子仪器进行计数。粒f探测器可沿a 粒子的运动方向移动。改变探溅器离源的距离,以测量在不河距 离位置上a粒子的计数率。 在图1-7(B)中,dn/dx是n(x)对x的导数,它表示单位路程 上.a粒子计数的变化率。曲线t(x)称为α粒子射程测量的积 分曲线,曲线dn/x称为粒子射程测量的微分曲线 准直器 a放射源囱 探测器 勇 n〔r 图1-7a粒子射验装置和测星结果 (A)验装置示意 (B)计数率与x的关系 组单能α粒子射程的平均值称为平均射程,在图1-7(E) 中dn/dx曲线的纵坐标最大值所对应的横坐标数值就是平均射 程。通常用计算公式算出来的重带电粒子的射程都是平均射程。 下面将要讲述几个最常用的计算a粒子射程的公式。从图1-7 (B)的曲线也可以看到,相同能量的a粒子在同一种物质中的 射程并不完全相同,这种现象称为射程歧离。产生这种现象的原 因是,α粒子要把全部能量损失掉必须经过多次碰撞(10←~105 次),每两次碰撞间粒子穿过的距离以及每次碰撞使带电粒子失去
13 F传量不是完金相同,因而相同能量的α粒子的射程不是一个定 值。但是,由于每个以粒子都必颚经过多次的碰撞,因此,各个 0粒子的射程间的相互差别并不很大。重带电粒子的射程涨落 般都很小,如,能量为5Meⅴ的α粒子的射程平均涨落只有1% 带电粒时射程与它的能量有关,能量越大则射程越长。衣 1-2给出各种能量的a粒子在空气、生物组织和铝这三种物质中 的射程。 亵1-2粒子在三种物质中的射程 α粒子能量(Mev) 哝收夜 10 射程(m) 3.5×103;4.6×1035.9×1037.4×1038.9×10310.4×103 72 110 130 23 38 48 设重带电粒子的初始动能为E。,则粒子的射程R可用下式计 算 R= dE de 1-11) dx 完全依靠计算来确定射程是难的,因为(-dE/dx);。的 教学表达式在低能鄙分是不清楚的,仍然需要依靠实验来确定。 因此a射程用经验公式来计算 能量在(3~7)Mev范围内的α粒子在标准状况下空气中的 射程Ro可用(1-12)式计算,其误差≤10%。 R0=0,318E 式中