9 差别较大。1MeV的电子在水中每微米只产生5个离子对。重带 电粒子在吸收物质中的径迹基本上是直线,射程与路程长度的差 别不大,4MeV的a粒子在水中每微米约产生3000个离了对。 这里指出,快速电子与快速正电子与物质的相互作用规律是 样的,唯一差别是,当正电子损失能量后会发生湮没。正电子 的湮没将在第三节中讲述。 快速电子的电离损失 与重带电粒子相似,快速比子在穿过物质时与物质原子的核 外电子发生菲弹性碰撞,快速电子将能量传给核外电子使原子发 生电离或激发。对于能量达到100keV以上的快速电子来說,一般 靥要作为相对论情况来加以考虑,这样得到快速电子左单位路 程上的电离能量损失,郡电离能罡损失净,用符号(-dEx) 表示。(-dE/lx);n可写成公式如下 ste+nz (-dE/dx),。 rm +In(y-1)+1n(+1)-(3 ×1n√2+ 16-8￥+16y2 1-18) 式中,γ=[1-(2/c2)]2,其余各个物理量的含义与)1-1)式 相同 在快速电子能量低到不需考虑祁对论效应时,即γ近于 时,(1-18)式简化为下式 ate NZ (-dE/dx);。=m,2 In ←1.2329 (1-19)
20 此式与非相对论条件下重带电粒子的(-dEx):表达式 在形式上的差别仅仅在于括号项巾的常数“-1.2329”。 在能量非常高的条件下,即Y》1的条件下,通常快速子 与重带电粒了的电离能量损失率之差约10%,也可成公式如下: (-dE/dx m2}:n/2m,C 4e‘NZ +In(y2)-1 (!-20) 轫致辐射 带电粒手穿过物质时受到物质原子核的库仑场作用,速度大 小和运动方向都发生变化,这时就伴随产庄电磁波,这种电磁辐 射称为轫致辐射。在单位路程上由于轫致辐射而损失的能量称为 辐射能量损失率,可用符号(-dE/dx):d表示。(-dE/ dx):a与带电粒于的厥量M,电荷数z,动能E、吸收物质等片 关系可用下式表示 (-dE/)4 .22E NZ (1-21) 式中,N和Z分别为吸收物质单位休积的原子数日及原子序数。 从(1-21)式可以看出如下几点: (1)辐射能损失率和带电粒子的静止质哥的平方成反比, 重带电粒子的辐射能量损失率是很小的。只有电子才需要考虑辐 射损失。 (2)辐射能量损失率和吸收物质原予的原予序数Z的平方成 正比。所以,重物厨比轻物质更易产生轫致辐射。在使用重物质 防护电子时,必须考虑在挡住电了的同时所产生的轫致辐射。 3)辐射能敏损失率随粒子动態的增加而增加,这是与电离
损失的情况不同的。 为了计算快速电子的(-dEdx):ad,可用以下公式 C-de/dx) NEg (1-22) 式中,E:快速电子的能显y N:单位休积内的原子数目 rad:每个原子的轫致辐射截面 0,4可用如下公式表示: ⊥37 Z(Z+1B (I-23) 式中,e:电子电荷;m,:电于的静止质块;c:光速;B:与 计算轫致辐射微分截面有关的常数,对儿种材料的B如图1-12所 0 0. 06Mev l.0 h/E B 0.20.2 LOo E, MeY 图1-12B与电子动能的关系[2J E:电子能量hv:轫致辐射能量
切致辐射的研究和应用具有广泛的意义。X射线产注装置约 ⅹ射线连续谱就是快速电子在厚靶中的轫致辐射谱;3放射源的 防沪必须考虑有迮续能量的β粒子的轫致辐射的能分布;电 子加速器的防护更必须考虑轫致射在γ能谱测立中必狐考虑 轫致辐射对标准γ谱和底的影响,等等。为了能够深入了解X 射线源、β源等的轫致辐射的能分布和角分布问砸,可参阅文 献[2]、[6]、匚7]。 三、快速电子在物质中的能量损失 快速带电粒子穿过物质时的总的能量损失率应是电埒能景损 失与辐射能损失率之和,可用下式表示 dE dE deldx dx an + d (124) 树种能量损失的比值订用下式表示 de/dx) ZE (→dE/dx): (1-25) 800 式中,E:带电粒子的能量;Z:吸收物质的原子序数。 电子的电离能量损失和辐射能量损失随能的变化如图1-13 所示 为了比较电离和辐射能量损失的作用大小,我们把某沖物质 中电离能量损失率和辐射能量损失率相等的电子能量,称为该物 质的临界能,用符号E。表示。当电子能量E>E时,辐射能 悬损失率超过电离能量损失率;当E<E时,电离能量损失率超 过辑射能量损失率。 对于能量为几MeⅤ旳电了或β射线来说,电能址损尖仍是 主要的。举例来讲,10MeⅤ部β粒子迮铅中的辐射能损失仅占 能量总损失率的16%。尽管如此,在对β射线的防护中需要考虑 辐射能量损失,在β射线测量时对于轫致辐射造成的本底计数也
电离掘 韧致辐射 E, Mev (a) 量机失 致射 Gg! s 央 E MeY 图1-13电子的电寓能且损和袖躬能过 损失与电子能量的六系 不怎略。岀此,为了戚少轫致辐射的本底于扰,在用于屏蔽宇 宙射线的铅室内部采用原子序数低的材料作为内壁和探测器支 架 公1-1表示快速电子在A1Pb中的能量损失(