第2章电离辐射与物质的相互作用.
复习重点、试题-防卫1
第一节电离辐射种类及其与物质的相互作用电离辐射是指能引起被作用物质电离的射线。
电离辐射可分为电磁辐射和粒子辐射。
一、电离辐射种类：X(γ)射线、α粒子、β粒子、中子、负π介子、重离子等的物理特性；其能量转换主要通过光电效应、康普顿效应和电子对效应三种方式。
二、传能线密度（LET）：传能线密度（linear energy transfer，LET）：是指直接电离粒子在其单位长度径迹上消耗的平均能量，电离密度指单位粒子径迹长度上形成的离子数。
电离辐射构成的生物损害与LET高、低有关，但生物损害并非无止境地随LET增高而加大。
三、相对生物效能1、相对生物效能：X射线（250keV）引起某一生物效应所需剂量与所观察的辐射引起同一生物效应所需剂量的比值。
4.自由基对生物分子的作用：⑴自由基化学反应的主要类型:①抽氢反应②加成反应③电子俘获反应④歧化反应：既有氧化又有还原的反应。
⑤还原反应：O2—·在水溶液中主要起还原剂作用⑥氧化反应：O2—·在水溶液中为弱氧化剂，⑵自由基对DNA的损伤作用：自由基对DNA的作用后果主要有三类，即a单、双链断裂;b无嘌呤、嘧啶位点;c 产生环胞和嘧啶衍生物。
脂质过氧化作用引起细胞损伤的机制主要有以下三个方面：①膜脂改变导致膜功能改变和膜酶损伤。
②脂质过氧化过程中形成的活性氧对酶和其它细胞成份的损伤。
③脂质过氧化物的分解产物（特别是醛类产物）对细胞及其成份的毒性效应。
一、与辐射有关的因素1、辐射种类：不同种类的辐射产生的生物效应不同，从辐射的物理特性来看，电离密度和穿透能力是影响其生物学作用的重要因素，总的说来，这两者正好成反比关系。
2、辐射剂量：总的规律是剂量愈大，效应愈显著但并不全呈直线关系。
指数曲线可反映病毒、细菌、某些低等原生动物和植物的规律；S型曲线则符合于多细胞机体，特别是高等动物的规律。
LD50定义是将引起被照射机体死亡50%时的剂量称为半致死剂量（LD50 ），为衡量机体放射敏感性的参数。
电离辐射与物质的相互作用
第二章 电离辐射与物质的相互作用原子的核外电子因与外界相互作用获得足够的能量，挣脱原子核对它的束缚，造成原子的电离。
由带电粒子通过碰撞直接引起的物质的原子或分子的电离称为直接电离；由不带电粒子通过它们与物质的相互作用产生带电粒子引起的原子的电离，称为间接电离。
由带电粒子、不带电粒子、或两者混合组成的辐射称为电离辐射。
电离辐射与物质的相互作用是辐射剂量学的基础。
本章讨论带电粒子、X （γ）射线与物质的相互作用过程，定量分析它们在物质中的转移、吸收规律。
第一节 带电粒子与物质的相互作用一、带电粒子与物质相互作用的主要方式相互作用的主要方式：（1）与原子核外电子发生非弹性碰撞；（2）与原子核发生弹性碰撞；（3）与原子核发生非弹性碰撞；（4）与原子核发生核反应。
（一）带电粒子与核外电子的非弹性碰撞当带电粒子从靶物质的原子近旁经过时，入射粒子与轨道电子之间的库仑力使轨道电子受到吸引或排斥，从而获得一部分能量。
如果轨道电子获得足够的能量，就会引起原子电离，原子成为正离子，轨道电子成为自由电子。
如果轨道电子获得的能量不足以电离，则可以引起原子激发，使电子从低能级跃迁到高能级。
处于激发态的原子很不稳定，跃迁到高能级的电子会自发跃迁到低能级而使原子回到基态，同时放出特征X 射线或俄歇电子。
如果电离出来的电子具有足够的动能，能进一步引起物质电离，则称它们为次级电子或δ电子，由次级电子引起的电离称为次级电离。
碰撞损失或电离损失：带电粒子因与核外电子的非弹性碰撞，导致物质原子电离和激发而损失的能量。
描述电离（碰撞）损失的两个物理量：线性碰撞阻止本领（linear collision stopping power ）（用符号S col 或()col dE dl表示）和质量碰撞阻止本领（mass collision stopping power ）（用符号()col S ρ或1()coldE dl ρ表示）。
线性阻止本领是指入射带电粒子在靶物质中穿行单位长度路程时电离损失的能量，其SI 单位是J.m -1，还常用到MeV .cm -1这一单位。
放射性地球物理第二章 射线和物质相互作用
第一节 带电粒子与物质相互作用
三、β射线与物质的相互作用 3、 韧致辐射
高速运动的β粒子或其它带电粒子通过物质时，在核库 仑场作用下，改变运动速度，伴随放出电磁辐射。
原子核 轫致辐射放出的电磁辐射是连续能量的X射线。 使用辐射损耗率描述在单位距离上轫致辐射的能量损耗。
辐射损耗率定义为：
d d X E 辐 ＝ 射 N 1E m 3 Z 0 2 C 1 7 Z 2 e4 4ln m 2 0C E 23 4
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15 kV 电子束能量15 keV x 射线能量 0 -15 keV
产生机制
第一节 带电粒子与物质相互作用
三、β射线与物质的相互作用
4、 线阻止本领 S
在核反应可以忽略的（不是太高）能量范围，带电粒子 主要的能量损失方式是碰撞电离损失核轫致辐射损失。
d dX E 电＝ 离2m e04vZ 2Nln (1 2 Im 2(0 1v 2 )2E 8 1 2)(1 ln1 2 (1 2)2212)
m0，e－电子的静止质量与电荷； z，v－α粒子的电荷数与速度； β＝ v /c，c－光速；
Z－介质的原子序数； N－介质单位体积（1cm3）内的原子数目； I－吸收介质原子的平均电离电位； E－入射电子动能；
d d X E 电＝ 离 4 e m 4 0 Z v2 z2N ln I(2 1 m 0 v2 2)2 Wn
m0，e－电子的静止质量与电荷； z，v－α粒子的电荷数与速度； β＝ v /c，c－光速；
Z－介质的原子序数； N－介质单位体积（1cm3）内的原子数目； I－吸收介质原子的平均电离电位； W－平均电离能； n－电离比度；
电离辐射与物质的相互作用
电离辐射与物质的相互作用问题:问题一：什么是辐射？问题二：什么是电离辐射？问题三：辐射的种类有哪些？问题四：电离辐射从哪里来？23来源：劳伦斯伯克利实验室概述4第一章：电离辐射与物质的相互作用基础知识复习：基本的概念：辐射：能量通过物质或空间的传播，有电磁波和高能粒子两种形式电离辐射：能够从原子中轰击出电子，即电离，凡是与物质直接或间接作用时能使物质电离的一切辐射非电离辐射：没有足够的能量使与之作用的物质原子发生电离由于能量低，不能引起物质电离。
5±)(),,,(e t d p 快速电子重带电粒子辐射带电粒子辐射L α 电离辐射的种类中子电磁辐射非带电粒子辐射),,(L γx 电离辐射：能量大于～10eV量级的射线。
一：电离辐射的种类及来源6电离辐射的来源放射性：原子核自发的发射各种射线的现象能自发的发射各种射线的核素称为放射性核素，也叫不稳定的核素。
(天然放射性核素、人工放射性核素)放射性与原子核衰变密切相关。
天然放射线主要有三种：α，β和γ射线①α射线是高速运动的氦原子核（又称α粒子）组成的，所以，它在磁场中的偏转方向与正离子流的偏转相同。
它的电离作用大，贯穿本领小。
②β射线是高速运动的电子流。
它的电离作用较小，贯穿本领较大。
③γ射线是波长很短的电磁波。
它的电离作用小，贯穿本领大。
一：电离辐射的种类及来源7原子核衰变是指原子核自发的放射出α或β等粒子而发生的转变。
电离辐射的来源定义：不稳定核自发地放出α粒子，并转变成另一种原子核的现象，称为α衰变。
α+→Pb Po 206210（1）α衰变能量分布：α粒子能量分布在4~9MeV 能量是分立的HeY X A Z A Z 4242+→??表达式：α衰变实例：一：电离辐射的种类及来源8定义：原子核自发地放出β粒子或俘获轨道电子，并转变成另一种原子核的现象，称为β衰变。
原子核衰变时发射β?粒子，称为β?衰变；原子核衰变时发射β+粒子，称为β+衰变；原子核从核外的电子壳层俘获一个轨道电子，称为轨道电子俘获。
2电离辐射与物质的相互作用
2电离辐射与物质的相互作用电离辐射是指能够将物质中的原子或分子转化为带正电或负电离子的辐射。
这种辐射可以是电子、质子、中子、X射线、γ射线等。
当这些带电粒子通过物质时，它们与物质发生相互作用，引起原子或分子的电离和激发。
这种相互作用的过程对于理解电离辐射的性质和应用非常重要。
在物质中，重带电粒子与原子核和电子发生相互作用。
对于比较重的带正电粒子（如质子和α粒子），主要的相互作用是库仑碰撞和电子抛出。
库仑碰撞是指带正电粒子与原子核进行相互作用，通过库仑力来改变粒子的方向和动能。
这种碰撞过程会造成原子核的激发和电离，而带正电粒子的电荷得到补偿后继续前进。
电子的抛出是指带正电粒子与电子进行相互作用，由于带正电粒子的高能量和靠近距离，会导致电子从原子轨道中被脱离，形成正电离子。
对于带负电粒子（如电子），主要的相互作用是库仑碰撞和电离碰撞。
库仑碰撞是指带负电粒子与原子核进行相互作用，通过库仑力来改变粒子的方向和动能。
不同于质子和α粒子，电子与原子核的库仑碰撞能导致电子的散射和损失能量，而不会引起原子核的激发和电离。
电离碰撞是指带负电粒子与原子中的电子进行相互作用，由于电荷的相反和靠近距离，电子会被带负电粒子的高能量电流所激发和抛出，形成自由电子和正电离子。
总体而言，电离辐射与物质的相互作用是一个复杂的过程，它涉及到带电粒子的能量、动量、电荷和质量等因素，以及物质中原子和分子的结构和特性。
这种相互作用的结果包括电子的激发、电离和损失能量，原子和分子的电离、激发和捕获，以及辐射的发射和吸收等。
电离辐射与物质的相互作用在许多领域具有重要的应用价值。
在核能产生和放射治疗中，电离辐射的相互作用被用于能量的释放和损伤的产生。
在材料科学和半导体工业中，电离辐射被用于改变材料的物理和化学性质。
在空间探测和核物理研究中，电离辐射的相互作用被用于探测和测量粒子的能量和性质。
总之，电离辐射与物质的相互作用是一门复杂而有趣的科学。
2 电离辐射与物质的相互作用(重带电粒子)
d.
与物质的电子密度NZ成正比
物质密度越大，物质中原子的原子序数越高，则此种物
质对重带电粒子的阻止本领也越大
2009/9/14
23/41
原子的阻止本领
原子核对入射离子的阻止作用称为核阻止。 当入射粒子速度很低时，阻止本领是两种成
分的叠加。一部分是电子阻止本领，就是入 射粒子的能量转移给靶物质原子中的电子； 另一部分是核阻止本领，就是能量转移给靶 物质中的原子核。
电离——核外层电子克服束 缚成为自由电子，原子成为 2009/9/14 正离子。
激发——使核外层电子由低能级 跃迁到高能级而使原子处于激发 6 状态，退激发光。
带电粒子通过物质
物质中原子被电离，在 粒子通过的路径上形成 许多离子对：
正离子和自由电子
+ + ++ + + - ++ +++ -+ + ++ -+ +---+ - - + ++ - -+ -
湮没辐射(Annihilation)
一个粒子与其相应的反粒子发生碰撞时，其
质量可能转化为光辐射，这种辐射称为湮没 辐射。湮没辐射与两个碰撞粒子之间遵循质 量守恒和能量守恒定律。
2009/9/14
10/41
2.1.2 带电粒子的能量损失
一定能量的带电粒子进入物质后，通过多次
弹性和非弹性碰撞过程，其能量逐步减少， 带电粒子速度被慢化。 带电粒子在物质中的能量损失与带电粒子的 种类、能量及吸收物质的性质有关。 单位路径上带电粒子损失的能量称为带电粒 子能量损失率，或称为物质对带电粒子的阻 止本领，用符号-dE/dX表示。
电离辐射与物质的相互作用
第1章 电离辐射与物质的相互作用辐射可分为电离辐射和非电离辐射。
频率在16310×Hz 以下的辐射，如红外线、可见光、紫外线等，其光子能量hv 很低，不能引起物质电离，这类辐射叫非电离辐射；凡是能直接或间接使物质电离的一切辐射，统称为电离辐射（Ionizing Radiation ）。
电离辐射是由带电的电离粒子，或者不带电的电离粒子，或者前两者的混合组成的任何辐射。
电离辐射包括能使物质直接电离的带电粒子（如α粒子、质子、电子等）和能使物质间接电离的非带电粒子（如频率大于16310×Hz 的光子、中子等）。
辐射剂量学、辐射屏蔽、辐射生物效应等都涉及电离辐射与物质的相互作用，电离辐射与物质相互作用时所引起的物理、化学、生物变化都是通过能量转移和吸收过程实现的。
1.1 带电粒子与物质的相互作用带电粒子的种类很多，最常见的有电子（指核外电子）、β射线（核衰变发射的高速电子）、质子（氢核）、α粒子（氦核），此外还有μ子、π介子、K 介子、Σ介子及其他原子核等。
在辐射防护领域，凡是静止质量大于电子的带电粒子，习惯上都称作重带电粒子。
最轻的重带电粒子是μ子，其质量为电子质量的206.9倍（表1-1）。
表1-1 一些常见粒子的基本特性 粒 子 种 类符 号 电 荷/e 质 量/m e 平均寿命/s 轻子 （负）电子正电子μ子中微子e ()−−β e ()++β ±μ ν −1 +1 1± 0 1 1 206.9 ≈0 稳定 稳定 2.26×10−6 稳定 介子 π介子0ππ± 1± 0 273.1 264.32.56×10−8 <4×10−6 K 介子 K ± 0K 1± 0 9679751.22×10−8 1.00×10−8 核子 质子 中子 P n +1 0 1836.121838.65稳定 1.04×10−3 重粒子 氘核 氚核 α粒子 d(D) t(T) α 1± 1± 2± 367054977294稳定 109 稳定 光子 紫外线 γ射线 X 射线γ X 0 0 0 00 1.1.1 带电粒子与物质相互作用的主要过程带电粒子与物质相互作用的过程是很复杂的，主要过程有：弹性散射、电离和激发、轫致辐射、湮没辐射、契伦科夫辐射、核反应（(,n)(p,n)(d,n)α、、等）、化学变化（价态、分解、聚合）等。
电离辐射跟物质两者的相互作用
电离辐射跟物质两者的相互作用电离辐射跟物质两者的相互作用在弄清楚电离辐射对人体产生的危害之前,我们首先需要了解电离辐射和物体是如何相互作用的,现在说明4种主要的电离辐射和物体相互作用的情况,即粒子,粒子,射线(包括x射线)和中子。
粒子粒子是带2个单位正电荷,质量数为4的氦原子核,是个带电的粒子,一般由质量较重的放射性原子核发射,能量为不连续的,能量通常为4~9Mev。
粒子通过物质时,能量转移(損失)的主要方式是电离和激发。
在射线和物质相互作用时,电离也是其他各种射线损失能量的主要方式。
粒子的射程非常短。
1个5Mev的粒子在空气中的射程大约是3。
5cm,在铝金属中也只有23m,因此,一般认为粒子不会对人体造成外照射的损害。
但当其进入人体的组织或器官时,其能量会全部被组织和器管所吸收,所以内照射的危害时必须考虑的。
粒子射线是高速运动的电子,带有1个负电荷,质量为氢原子质量的1/1840,当其和物质相互作用时,也会引起物质原子的电离和激发,粒子的质量比粒子的质量要小得多,所以1个与粒子的能量相同的粒子,在同一种物质中的射程要比粒子长得多。
例如,1个能量为5Mev的粒子,在空气中的射程只有3。
5cm,而1个能量为5Mev的粒子,在空气中的最大射程可达20m。
与粒子不同,粒子穿过物质时,有明显的散射现象,其特点是粒子的运动方向发生了改变。
当运动方向发生大的改变(例如偏折)时,粒子的一部分动能会以x射线的形式辐射出来,这种辐射叫韧致辐射。
韧致辐射的强度既与阻止物质的原子序数Z的平方成反比,还与射线的能量成正比。
由于对x射线的屏蔽要比对射线本身的屏蔽困难得多,所以对射线的屏蔽,通常要选用原子序数比较低的物质,诸如像有机玻璃和铝这样的材料,作为射线的屏蔽物质,从而使得射线在屏蔽材料中转变为韧致辐射的份额较少。
但对于放射性活度及粒子的能量均较高的辐射源,最好在轻材料屏蔽的后面,再添加一定厚度的重物质屏蔽材料,以屏蔽掉韧致辐射。
第2章电离辐射与物质的相互作用.
第2章电离辐射与物质的相互作用.第二章电离辐射与物质的相互作用个人觉得第二章是整个内容中理论性最强的一部分,要掌握这些内容得多看几遍书才行,要是感到不好理解的话,只能死记了!而且整个第二章内容已经很精简了,短短的二十页内容,几乎处处都是考点,好好多看几遍书才行!第一节带电粒子与物质的相互作用一、带电粒子与物质相互作用的主要方式:1、与核外电子发生非弹性碰撞;2、与原子核发上非弹性碰撞;3、与原子核发上弹性碰撞;4、与原子核发生核反应掌握以上各种作用方式的作用过程以及每种作用的关系式、由关系式得出的结论。
掌握概念电离辐射,直接致电离辐射,间接致电离辐射;线性碰撞阻止本领,质量碰撞阻止本领;(线性碰撞阻止本领linear collision stopping power)入射带电粒子在靶物质中穿行单位长度路程时电离损失的平均能量(J*m-1) 质量碰撞阻止本领(mass collision stopping power)线性碰撞阻止本领除以靶物质的密度线性辐射阻止本领,质量辐射阻止本领;单位路程长度和单位质量厚度的辐射能量损失。
总质量阻止本领,质量角散射本领;带电粒子在密度为p的介质中穿过路程dl时,一切形式的能量损失dE除以pdl而得的商。
质量角散射本领指均方散射角除以吸收块密度p和厚度l之积所得的商,与原子序数的平方成正比,与入射电子的动量平方近似成反比。
射程,路经,半值深度,实际射程;沿入射方向从入射位置至完全停止位置所经过的距离称为射程。
粒子从入射位置至完全停止位置沿运动轨迹所经过的距离称为路径长度;比电离;带电粒子穿过靶物质时使物质原子电离产生电子-离子对,单位路程上产生的电子-离子对数目称为比电离,它与带电粒子在靶物质中的碰撞阻止本领成正比。
传能线密度。
(linear energy transfer, LET)描述辐射品质的物理量,定义为dE除以dl而得的商。
第二节X(r)射线与物质的相互作用1、X(r)射线与物质相互作用的特点:(区别与带电粒子与物质的相互作用)1)不能直接引起物质原子电离或激发,而是首先把能量传递给带电粒子;2)与物质的一次相互作用可以损失其能量的全部或很大一部分,而带电粒子则是通过许多次相互作用逐渐损失其能量;3)光子束入射到物体时,其强度随穿透物质厚度近似呈指数衰减,而带电粒子有确定的射程,在射程之外观察不到带电粒子。
电离辐射与物质的相互作用
计算得到：R =23.4 m 。
28
第一节：重带电粒子与物质的相互作用
z2e4 dE 4 1. 能量损失率： = 2 NB dx ion m0v
几点讨论： 1、S与入射粒子质量无关，只与电荷与速= Sm2(v0) Sm1= Sm2 m1 m2 2、S与入射粒子的电荷平方z2成正比
几点讨论：
1、辐射损失率与入射粒子质量平方成反比， 重带电粒子的辐射损失可以忽略不计； 2、辐射损失率与靶物质NZ2成正比； 3、辐射损失率与入射粒子能量E成正比。
31
第一节：重带电粒子与物质的相互作用 2. 重带电粒子在物质中的射程：
入射带电粒子通过空气时，由于与气体分子的电离碰撞而逐次损 失能量，最后被阻止下来。碰撞的结果使气体分子电离或激发，并在 粒子通过的径迹上生成大量的离子对（电子和正离子）。 入射粒子直接与气体分子碰撞引起的电离——初电离 由碰撞打出的高速电子（δ电子）所引起的电离——次电离。
入射带电粒子在物质中经过单位路程损失的能量。 也叫线性阻止本领。
dE S= dx
有：电离损失率，辐射损失率。
所以，
dE dE dE = dx dx ion dx rad
25
Bethe 公式(Bethe formula)
Bethe公式是描写电离能量损失率Sion与带电粒子速度v、 电荷Z等关系的经典公式。 公式推导的简化条件：
Bethe 公式(Bethe formula)
通过以上假设可以得到重带电粒子与 单个电子的碰撞情况： 电子碰撞能量损失率的近似表达式为：
z2e4 dE 4 = 2 NB dx ion m0v
其中：
2m0v B = Z ln I
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第二章电离辐射与物质的相互作用个人觉得第二章是整个内容中理论性最强的一部分，要掌握这些内容得多看几遍书才行，要是感到不好理解的话，只能死记了！而且整个第二章内容已经很精简了，短短的二十页内容，几乎处处都是考点，好好多看几遍书才行！第一节带电粒子与物质的相互作用一、带电粒子与物质相互作用的主要方式：1、与核外电子发生非弹性碰撞；2、与原子核发上非弹性碰撞；3、与原子核发上弹性碰撞；4、与原子核发生核反应掌握以上各种作用方式的作用过程以及每种作用的关系式、由关系式得出的结论。
掌握概念电离辐射，直接致电离辐射，间接致电离辐射；线性碰撞阻止本领，质量碰撞阻止本领；（线性碰撞阻止本领linear collision stopping power）入射带电粒子在靶物质中穿行单位长度路程时电离损失的平均能量（J*m-1）质量碰撞阻止本领（mass collision stopping power）线性碰撞阻止本领除以靶物质的密度线性辐射阻止本领，质量辐射阻止本领；单位路程长度和单位质量厚度的辐射能量损失。
总质量阻止本领，质量角散射本领；带电粒子在密度为p的介质中穿过路程dl时，一切形式的能量损失dE除以pdl而得的商。
质量角散射本领指均方散射角除以吸收块密度p和厚度l之积所得的商，与原子序数的平方成正比，与入射电子的动量平方近似成反比。
射程，路经，半值深度，实际射程；沿入射方向从入射位置至完全停止位置所经过的距离称为射程。
粒子从入射位置至完全停止位置沿运动轨迹所经过的距离称为路径长度；比电离；带电粒子穿过靶物质时使物质原子电离产生电子-离子对，单位路程上产生的电子-离子对数目称为比电离，它与带电粒子在靶物质中的碰撞阻止本领成正比。
传能线密度。
（linear energy transfer, LET）描述辐射品质的物理量，定义为dE除以dl而得的商。
第二节X（r）射线与物质的相互作用1、X（r）射线与物质相互作用的特点：（区别与带电粒子与物质的相互作用）1）不能直接引起物质原子电离或激发，而是首先把能量传递给带电粒子；2）与物质的一次相互作用可以损失其能量的全部或很大一部分，而带电粒子则是通过许多次相互作用逐渐损失其能量；3）光子束入射到物体时，其强度随穿透物质厚度近似呈指数衰减，而带电粒子有确定的射程，在射程之外观察不到带电粒子。
2、光子与物质的相互作用过程：1）主要过程：光电效应、康普顿效应、电子对效应；2）次要过程：相干散射、光核反应等。
一、光子与物质相互作用系数1、基本概念：截面1，线性衰减系数2，质量衰减系数3，线能量转移系数4，质量能量转移系数,质量能量吸收系数，半价层，平均自由程，有效原子序数截面（cross section）是描述粒子与物质相互作用概率的物理量，定义为一个入射粒子与单位面积上一个靶粒子发生相互作用的概率。
X（γ）光子与每单位厚度物质发生相互作用的概率，称为线性衰减系数。
（linear attenuation coefficient）X（γ）光子与每单位质量厚度物质相互作用的概率，称为质量衰减系数X(γ)光子在物质中穿行单位距离时，其总能量由于各种相互作用而转移为带电动能的份额半价层（HVL）定义为X射线束流强衰减到其初始值一半时所需的某种物质的衰减块厚度，它与线性衰减系数μ的关系为：HVL=ln2/μ=0.693/μ平均自由程定义为X光子与物质发生相互作用前平均的自由运动距离。
L=1/μ2、线性衰减系数与截面之间的关系3、窄束、宽束光子线穿过靶物质时其强度衰减规律4、μ，HVL和l三者之间的关系5、μ/ρ，μen/ρ，μtr/ρ三者之间的关系二、光电效应1、光子与物质原子的轨道电子发生相互作用，把全部能量传递给对方，X（r）光子消失，获得能量的电子挣脱原子束缚成为自由电子（光电子），原子的电子轨道出现一个空位而处于激发态，它将通过发射特征X线或俄歇电子的形式很快回到基态，这个过程成为光电效应。
2、由能量守恒定律知，发生光电效应时，入射光子能量和光电子的动能，满足关系式hv=Ee+ Bi，式中Bi为原子第i层电子的结合能，与原子序数和壳层数有关。
3、K层和L层电子发生光电效应的概率最大，如果入射光子的能量大于K层电子结合能，则K层电子光电效应截面的80%以上。
4、（1）原子的光电效应总截面和光电线性衰减系数与原子序数Z的4—4.8次方成正比，光电质量衰减系数与Z的3—3.8次方成正比；（2）随着原子序数的增大，光电效应发生的概率迅速增大，也就是说，电子在原子中束缚的越紧即参与光电效应的概率越大；（3）三个作用序数均与光子能量的三次方成正比，随能量增大，光电效应发生的概率迅速减小。
5、光电子的角分布：相对于光子的入射方向，光电子沿着不同方向运动概率不同，形成所谓的角分布。
0°与180°方向没有光电子，当入射光子能量很低时，垂直入射方向概率最大，随入射光子能量增加，角分布逐渐倾向沿光子入射方向。
三、康普顿效应1、当入射光子和原子内一个轨道电子发生相互作用时，光子损失一部分能量，并改变运动方向，电子获得能量而脱离原子，此种作用过程称为康普顿效应。
2、在入射光子能量一定的情况下，散射光子能量随散射角增大而减小，相应地反冲电子动能将增大；在散射角一定的情况下，散射光子能量随入射光子能量增大而增大，但增大的速度逐渐减慢；反冲电子动能随入射光子能量增大而同速增大。
3、当散射角θ=0时，散射光子能量最大，反冲电子动能为零，说明入射光子从电子旁掠过，没有能量损失；1（cross section）2linear attenuation coefficient3mass attenuation coefficient4Linear energy transfer coefficient当θ=90时，不管入射光子能量有多高，散射光子的能量最大不超过0.511MeV；当θ=180时，散射光子能量最小，相应的反冲电子动能最大。
不管入射光子能量有多高，180散射光子的能量最大不超过0.256MeV。
4、随入射光子能量增大，散射光子越是朝前向散射；随入射光子能量增大，反冲电子也是越朝前向散射；5、随入射光子能量增大，每次碰撞转移给反冲电子的动能占总能量的份额逐渐增加；6、每个电子的康普顿效应总截面、转移截面和散射截面均与原子序数无关；每个原子的康普顿效应总截面、转移截面和散射截面均与原子序数成正比；康普顿效应的质量衰减系数和质能转移系数与原子系数也近似无关。
四、电子对效应1、当光子从原子核旁经过时，在原子核库仑场的作用下形成一对正负电子，此过程称为电子对效应；2、只有当入射光子能量大于1.02MeV，即两个电子的能量时，才能发生电子对效应；3、随入射光子能量的增加正负电子的角分布趋向于光子的入射方向；4、获得动能的正负电子在物质中通过电离或辐射的方式损失能量。
当正电子停止下来时，它和一个自由电子结合而转变为两个光子，此过程称为电子对湮没，湮没时放出的光子属湮没辐射。
5、电子对效应的线性衰减系数就是单位体积物质中的原子数与原子的电子对效应截面之乘积；6、电子对效应的质量衰减系数与原子序数成正比，质能转移系数也是如此；7、入射光子能量大于4mc2时，在电子库仑场中也能发生电子对效应，但发生的概率相对于原子核库仑场发生嗲子对效应的概率要小得多。
五、光子与物质的其他相互作用过程（一）相干散射1、当入射电磁波从原子附近经过时，引起轨道电子共振，振荡电子将发射波长相同但方向不同的电磁波，不同轨道电子发射的电磁波具有相干性，故此过程为相干散射，又称瑞利散射；2、在相干散射过程中，X（r）光子仅改变运动方向而没有能量转移；3、相干散射截面随原子序数的增大和入射光子能量的降低而迅速增加，但其对总截面的贡献总是很小。
（二）光核反应1、光子与原子核作用引起的核反应光核反应。
2、光核反应是有域能的反应，当光子能量大于域能时，反应截面随光自能量的增加而增大，当大于域能数个MeV是反应截面达到最大，此后随光子能量增加而减小。
3、光核反应反应截面很小，计量学中可以忽略，但在实际中的应用就是在机房防护设计时对于大于10MeV能量的光子需要考虑光核反应，考虑到中子防护。
六、各种相互作用的相对重要性1、有效原子序数的概念及计算方法；2、掌握图2-15对于光子与物质相互作用的三种主要形式与光子能量、吸收物质原子序数的关系1）10~30keV 光电效应为主（质量衰减系数与原子序数Z3-3.8成正比，与（hv）3成反比）2）30keV~25MeV 康普顿效应为主（放射治疗的能量范围包含其中，说明放射治疗中康普顿效应占主要作用）（质量衰减系数与原子序数无关，随能量增加而减小）3）25~100MeV 电子对效应为主（随原子序数增大而迅速增加，随能量增大而增加）3、掌握图2-17比较人体骨、肌肉和脂肪组织对临床所用X（r）射线能量吸收的差别：1）对于60~150keV的低能X射线，骨的吸收比肌肉和脂肪的高的多；2）对于150~250keV，骨的吸收比肌肉和脂肪的高；3）对于钴60射线和2~22MeV的高能射线，单位质量骨的吸收比肌肉和脂肪的略低，但因为骨的密度比肌肉和脂肪要高，所以单位厚度的骨的吸收仍然比肌肉和脂肪要高；4）对于22~25MeV的高能射线，骨的吸收比肌肉和脂肪要稍高。
还有图2-17上方的一段描述也要好好理解，这几点内容虽然比较少，但基本上每年都会考到，也不能忽视！七、蒙特卡罗算法1、蒙特卡罗解释粒子运输包括三个过程：1）源分布抽样过程，产生粒子的初始状态；2）空间、能量和运动方向的随机游动过程，产生粒子的运动状态序列；3）记录贡献与分析结果过程，记录每个了粒子对所求量的贡献并分析所求量的误差。
2、蒙特卡罗方法在肿瘤放射物理中的应用：1）外照射射线源模拟；2）剂量仪响应模拟；3）外照射时体内辐射场模拟；4）外照射治疗计划应用；5）腔内放疗源周围辐射场模拟。
第二章电离辐射与物质的相互作用模拟试题1、Ｘ射线与物质相互作用中，哪一种相互作用Ｘ射线仅损失部分能量：DA.光电效应B.电子对效应C.相干效应D.康普顿散射E.光核反应2、碰撞损失是描述下列哪一物理过程的能量损失DA. 带电粒子与原子核发生核反应B. 带电粒子与原子核发生弹性碰撞C. 带电粒子与原子核发生非弹性碰撞D. 带电粒子与原子核外电子发生非弹性碰撞E. 带电粒子与原子核外电子发生弹性碰撞3、辐射损失是描述下列哪一物理过程的能量损失BA. 带电粒子与原子核外电子发生弹性碰撞B. 带电粒子与原子核发生非弹性碰撞C. 带电粒子与原子核外电子发生非弹性碰撞D. 带电粒子与原子核发生弹性碰撞E. 带电粒子与原子核发生核反应4、带电粒子与重原子核发生弹性碰撞时,下列描述中错误的是EA. 带电粒子的运动方向和速度发生变化B. 相互作用可以是库仑是核力相相互作用也可以互作用C. 相互作用过程中原子核不激发不辐射光子D. 带电粒子能量低时弹性散射截面大E. 碰撞后绝大部分能量由原子核获得F. 碰撞后绝大部分能量由散射粒子带走5、韧致辐射是指高速运动的电子同靶相碰撞时，与靶的什么相互作用而放出电子的能量，产生连续Χ射线的？（）DA.自由电子B.原子核的质子C.壳层电子D.原子核外库仑场6、如下哪种粒子或射线可引起原子间接电离EA. 电子B. 质子C. 粒子?D. 重离子E. X(?)光子7、在放射治疗中所应用的电子束能量范围内,电子在组织中损失能量的首要方式为CA. 与组织中原子核外电子发生多次非弹性碰撞逐渐损失能量B. 与组织中原子核发生多次非弹性碰撞逐渐损失能量C. 与组织中原子核发生多次弹性碰撞逐渐损失能量D. 与组织中自由电子发生湮灭辐射一次损失全部能量E. 与组织中原子核发生核反应损失全部能量8、相同能量的电子与铅和碳物质相互作用，碳的质量碰撞阻止本领大于铅的质量碰撞阻止本领。