γ射线
γ射线
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天文学家的以前说法：可能是由于这种伽马射线暴距离太远，无法在视觉波长范围内观测。最新一项研究揭示了其中的奥秘，星际尘埃吸收了几乎全部的可见光，但能量更高的伽马射线和X射线却能穿透星际尘埃，被地球上的望远镜捕捉到。 伽马射线暴
伽马射线暴不过大质量恒星的死亡会产生伽马暴这一观点已经得到普遍认同。天文学家认为，其中的大多数伽马暴是在超大质量恒星耗尽核燃料时发生的。当恒星的核心坍缩为黑洞后，物质喷流以接近光速的速度向外冲出。喷流从坍缩星涌过，继续向宇宙空间行进，并与先前被恒星照耀的气体相互作用，产生随着时间衰减的明亮余辉。多数伽马射线将在可见光范围内呈现出明亮光线。然而一些伽马射线暴却是黑暗状态，它们在光学望远镜中无法探测到。最新一项研究显示，黑暗伽马射线暴实际上并不是由于距离遥远而无法观测，它们无法释放光线是由于被星际尘埃吸收了大部分的可见光，这些星际尘埃团可能是恒星孕育诞生地。 曾经引发4亿年前生物大灭绝。它可能产生于雷，也参与闪电的形成旱新的研究表明，雷中释放出的伽而伽马射线可能才是闪电形成的主要原关于雷电岛×马射线可能是闪电形成的主要原因。这个猜想.四年前佛罗里达技术协因。康普顿伽马射线天文台在上世纪会的天体物理学家约瑟夫-德怀尔就90年代早期就从地面的雷电中发现了提出了。伽马射线。当时德怀尔从一些相关的学术报告伽马射线是波长小于0.1纳米的电中发现伽马射线和闪电有关系，为了证磁波，辐射能量比x射线还高。伽马射明这一关系，他建立了一个高能量辐射线在短期内突然增强就会形成射线暴.模型用来描述地球大气层电场的形成。 伽马射线暴
伽马射线定义
伽马射线定义伽马射线是一种高能电磁辐射，具有极高的穿透能力和能量。
它们的波长极短，能量极高，甚至能够穿透数十米厚的铅屏蔽。
伽马射线是宇宙中许多高能天体产生的，包括超新星爆炸、黑洞活动、星系碰撞等。
此外，伽马射线还可以通过核反应、粒子加速器等人工装置产生。
伽马射线的发现可以追溯到20世纪初。
1900年，法国物理学家亨利·贝克勒尔发现了放射性衰变现象，不久后，马克斯·普朗克在研究黑体辐射时提出了量子理论。
随后，爱因斯坦在解释光电效应时也引入了光子的概念。
这些研究为理解伽马射线的本质奠定了基础。
伽马射线的能量非常高，远超可见光和X射线。
它们的能量范围通常在几十兆电子伏特（MeV）到数百千兆电子伏特（GeV）之间。
由于能量极高，伽马射线与物质相互作用时会发生复杂的过程，包括康普顿散射、电子对产生和光电效应等。
伽马射线的产生有多种机制。
其中一种是超新星爆炸。
当恒星耗尽核燃料时，其内部会发生剧烈的核反应，导致恒星爆炸，释放出巨大的能量。
在爆炸的过程中，伽马射线会被加速并产生。
另一种产生伽马射线的机制是黑洞活动。
黑洞是宇宙中极为致密的天体，它的引力极其强大，甚至连光也无法逃脱。
当物质被黑洞吸入时，会形成一个称为“吸积盘”的环状结构，物质在吸积盘中高速旋转并受到极端加热，释放出大量的伽马射线。
星系碰撞也是伽马射线产生的重要源之一。
当两个星系相互靠近并发生碰撞时，星系内部的气体会发生剧烈的冲击和压缩，释放出大量的能量。
这些能量转化为伽马射线，形成壮观的伽马射线暴。
伽马射线不仅可以帮助我们了解宇宙的演化和物质的性质，还在医学、工业和安全等领域有广泛应用。
在医学上，伽马射线可以用于肿瘤治疗和诊断，通过照射肿瘤区域，精确杀灭癌细胞。
在工业上，伽马射线可以用于材料检测和射线照射加工。
在安全领域，伽马射线可以用于核辐射监测和核材料检测。
伽马射线作为一种高能电磁辐射，具有极高的能量和穿透能力，广泛存在于宇宙中的各种高能天体和人工装置中。
伽马射线的特点及应用
伽马射线的特点及应用伽马射线是指波长范围在0.01纳米（10皮米）至1千纳米（1000亿皮米）之间，能量范围在几百电子伏特（eV）至几百兆电子伏特（MeV）之间的电磁辐射。
伽马射线通常由高能粒子相互作用或原子核衰变等过程产生。
与X射线相比，伽马射线具有更高的能量和更短的波长，因此具有更强的穿透能力和较大的电离能力。
以下将详细介绍伽马射线的特点及其应用。
首先，伽马射线具有很高的穿透能力。
由于其高能量和短波长，伽马射线能够穿透物质的较深层，从而对物质内部进行探测。
这使得伽马射线在医学影像学、无损检测和岩石勘探等领域得到广泛应用。
例如，在医学中，伽马射线可用于诊断和治疗肿瘤，通过对伽马射线在患者体内的吸收情况进行分析，可以确定肿瘤的位置和大小。
在无损检测中，伽马射线可以检测材料内部的缺陷和腐蚀情况，对工业产品的质量进行评估。
在岩石勘探中，伽马射线可以探测地下矿藏和石油等资源，为勘探工作提供重要的数据。
其次，伽马射线具有较大的电离能力。
伽马射线是一种电离辐射，与物质相互作用时能使原子或分子离子化，产生电离效应。
这为伽马射线在核能科学和辐射治疗中的应用提供了基础。
在核能科学中，伽马射线可用于研究原子核结构和反应，从而推动原子核物理学的发展。
在辐射治疗中，伽马射线可以用于治疗癌症等疾病，其高能量可以杀死癌细胞，从而实现肿瘤的治疗和控制。
此外，伽马射线还具有辐射保护和环境监测的作用。
伽马射线在辐射监测和核设施保护中起着重要的作用。
通过监测伽马射线的强度和能谱分布，可以确定辐射源的强度和类型，从而评估辐射剂量和风险，确保辐射环境的安全。
伽马射线也可以应用于环境监测，通过分析伽马射线的放射性同位素含量，可以评估环境中放射性物质的来源和污染程度，为环境保护提供数据支持。
总之，伽马射线具有强大的穿透能力和电离能力，广泛应用于医学、无损检测、岩石勘探、核能科学、辐射治疗、辐射保护和环境监测等领域。
通过利用伽马射线对物质进行探测和分析，可以获得丰富的信息和数据，从而推动科学研究和技术发展，为人类社会的进步和环境保护作出贡献。
核辐射是什么射线
核辐射是什么射线
核辐射是由放射性原子核放出的能量或粒子流。
核辐射主要包括三种类型的射线：α射线、β射线和γ射线。
α射线是由带有两个质子和两个中子的氦原子核组成的粒子流，其电荷为+2。
α射线的能量较高，但穿透能力较弱，一般只能
穿透数厘米的空气或几毫米的人体组织。
β射线可以分为β⁺射线和β⁻射线。
β⁺射线是正电子，其电
荷为+1；β⁻射线是电子，其电荷为-1。
β射线穿透能力比α射
线强，能穿透数米的空气和数厘米的人体组织。
γ射线是一种高能量的电磁波，类似于X射线。
γ射线没有电荷，能量非常高，能够穿透数米的空气和厚厚的混凝土墙体。
这些核辐射在与物质相互作用时会产生离子化效应和能量转移，可能对生物体产生损害，因此对核辐射的控制和防护非常重要。
α,β,γ射线产生的原理
α,β,γ射线产生的原理
α射线，你听说过吗？就是那个放射性物质衰变时，里面的氦原子核跑出来的现象。
想象一下，原子核里那么多质子，它们之间的排斥力得有多大。
一旦这排斥力超过了核的吸引力，氦原子核就像被弹出来一样，形成了α射线。
β射线呢，有点像是原子核里的“叛逆少年”。
中子突然想变成质子，结果就扔出一个电子，自己溜了。
这电子跑得飞快，就成了β射线。
它的能量虽然比α射线小，但能穿得更远，几厘米厚的东西也难不倒它。
γ射线，这可是原子核里的大事儿。
当原子核从高能级跳到低能级时，就像蹦床上的小孩，跳得高高的，然后“砰”地一声坐下来，释放出能量。
这能量就变成了γ光子，四处乱窜，就成了γ射线。
这家伙能量高，速度快，能跑老远。
当它碰到东西时，还会产生一系列反应，让我们能更好地了解原子核的奥秘。
射线的种类及特性
射线的种类及特性伽马射线伽马射线，或γ射线是原子衰变裂解时放出的射线之一。
此种电磁波波长很短，穿透力很强，又携带高能量，容易造成生物体细胞内的DNA断裂进而引起细胞突变、造血功能缺失、癌症等疾病。
但是它可以杀死细胞，因此也可以作杀死癌细胞，以作医疗之用。
1900年由法国科学家P.V.维拉德（Paul Ulrich Villard）发现，将含镭的氯化钡通过阴极射线，从照片记录上看到辐射穿过0.2毫米的铅箔，拉塞福称这一贯穿力非常强的辐射为γ射线，是继α、β射线后发现的第三种原子核射线。
1. γ射线波长短于0.2埃的电磁波。
由放射性同位素如60Co 或137Cs产生。
是一种高能电磁波，波长很短（0.001-0.0001nm），穿透力强，射程远，一次可照射很多材料，而且剂量比较均匀，危险性大，必须屏蔽（几个cm的铅板或几米厚的混凝土墙）。
2. X射线波长介于紫外线和γ射线间的电磁辐射。
由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现，故又称伦琴射线。
是由x光机产生的高能电磁波。
波长比γ射线长，射程略近，穿透力不及γ射线。
有危险，应屏蔽（几毫米铅板）。
3. β射线由放射性同位素（如32P、35S等）衰变时放出来带负电荷的粒子。
在空气中射程短，穿透力弱。
在生物体内的电离作用较γ射线、x射线强。
β射线是高速运动的电子流0/-1e，贯穿能力很强，电离作用弱，本来物理世界里没有左右之分的，但β射线却有左右之分。
在β衰变过程当中，放射性原子核通过发射电子和中微子转变为另一种核，产物中的电子就被称为β粒子。
在正β衰变中，原子核内一个质子转变为一个中子，同时释放一个正电子，在“负β衰变”中，原子核内一个中子转变为一个质子，同时释放一个电子，即β粒子。
4. 中子不带电的粒子流。
辐射源为核反应堆、加速器或中子发生器，在原子核受到外来粒子的轰击时产生核反应，从原子核里释放出来。
中子按能量大小分为：快中子、慢中子和热中子。
中子电离密度大，常常引起大的突变。
射线检测分类
射线检测分类
射线检测分类
射线检测是一种非破坏性检测技术，主要用于检测材料内部的缺陷。
在射线检测中，射线穿过被检材料，然后被探测器接收，根据信号的差异判断材料中是否存在缺陷。
射线检测可以分为以下几类：
1. X射线检测：X射线是一种高能电磁波，具有很强的穿透能力，可以穿过大部分金属和非金属材料。
X射线检测常用于检测铸造件、焊接件、航空航天部件、汽车零部件等材料。
此类检测需要专业的设备和操作技能。
X射线检测具有高灵敏度和可靠性，可以检测到微小的缺陷。
2. γ射线检测：γ射线也是一种高能电磁波，和X射线一样具有很强的穿透力，但γ射线的波长比X射线更短，能量更高。
γ射线检测常用于检测较厚的工件，例如锅炉、反应堆、管道等。
在进行γ射线检测时，需要在被检测物品周围进行防护，以防止辐射危害。
3. β射线检测：β射线是一种带电粒子，比γ射线和X射线穿透力更弱。
β射线检测通常用于表面层薄的材料检测，例如涂层、钢板、底盘等。
4. 中子射线检测：中子射线穿透性比较弱，但是中子射线能够和原子核相互作用，因此具有独特的检测能力。
中子射线检测主要用于检测含水材料、塑料、橡胶等材料。
以上是射线检测的四种常见分类，每种分类都有适用的领域和检测方法。
随着技术的不断发展，射线检测技术将在更多领域得到应用，为安全生产和产品质量保障提供更好的服务。
γ射线屏蔽计算
γ射线屏蔽计算
γ射线在物质中被吸收的特点，是服从于指数减弱规律的。
γ射线屏蔽体厚度的计算方法，常用的有三种，即减弱倍数法、减弱因子法和半值层厚度法。
下面是减弱倍数法的计算过程：
减弱倍数法的计算公式为：
$D_0\div D=e^{-μx}$
其中，$D_0$是入射γ射线的剂量率，$D$是透射γ射线的剂量率，$x$是屏蔽层的厚度，$μ$是材料的减弱系数。
假设初始剂量率为$100$，屏蔽材料的减弱系数为$0.5$，那么根据上述公式，需要的屏蔽层厚度为：
$100\div(100e^{-0.5x})=e^{0.5x}$
解这个方程可以得到：
$x\approx4.6$
因此，需要大约$4.6$厘米的屏蔽层才能减弱初始剂量率的一半。
需要注意的是，上述计算是一个简单的示例，实际应用中需要考虑多种因素，如屏蔽材料的选择、γ射线的能量和强度等。
如果你需要更精确的计算，请咨询专业的辐射防护专家。
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威力 一般来说，核爆炸（比如原子弹、氢弹的爆炸）的杀伤力量由四个因
素构成：冲击波、光辐射、放射性沾染和贯穿辐射。其中贯穿辐射则 主要由强γ射线和中子流组成。由此可见，核爆炸本身就是一个γ射线 光源。通过结构的巧妙设计，可以缩小核爆炸的其他硬杀伤因素，使 爆炸的能量主要以γ射线的形式释放，并尽可能地延长γ射线的作用时 间（可以为普通核爆炸的三倍），这种核弹就是γ射线弹。 贯穿辐 射 与其他核武器相比，γ射线的威力主要表现在以下两个方面：一 是γ射线的能量大。由于γ射线的波长非常短，频率高，因此具有非常 大的能量。高能量的γ射线对人体的破坏作用相当大，当人体受到γ射 线的辐射剂量达到200－600雷姆时，人体造血器官如骨髓将遭到损坏， 白血球严重地减少，内出血、头发脱落，在两个月内死亡的概率为0 －80%；当辐射剂量为600－1000雷姆时，在两个月内死亡的概率为 80－100%；当辐射剂量为1000－1500雷姆时，人体肠胃系统将遭破 坏，发生腹泻、发烧、内分泌失调，在两周内死亡概率几乎为100%； 当辐射剂量为5000雷姆以上时，可导致中枢神经系统受到破坏，发生 痉挛、震颤、失调、嗜眠，在两天内死亡的概率为100%。二是γ射线 的穿透本领极强。γ射线是一种杀人武器，它比中子弹的威力大得多。 中子弹是以中子流作为攻击的手段，但是中子的产额较少，只占核爆 炸放出能量的很小一部分，所以杀伤范围只有500－700米，一般作为 战术武器来使用。γ射线的杀伤范围，据说为方圆100万平方公里，这 相当于以阿尔卑斯山为中心的整个南欧。因此，它是一种极具威慑力 的战略武器。
(4)相干散射 对低能光子（能量远小于电子静止能量）来说，内层 电子受原子核束缚较紧不能视为自由电子。如果光子和这 种束缚电子碰撞，相当于和整个原子相碰，碰撞中光子传 给原子的能量很小，几乎保持自己的能量不变。这样散射 光中就保留了原波长。称为汤姆逊散射(Thomson scattering)或瑞利散射(Rayleigh scattering)或相干散射 (coherent scattering)。由于内层电子的数目随散射物原 子序数的增加而增加，外层电子所占比例降低，所以波长 不变的散射光子强度随之增强，而波长变长的康普顿散射 光子强度随之减弱。 瑞利相干散射引起的散射光子 限制在小角度范围内。即其光子角分布在光子的前进方向 有尖锐的峰，偏转光子的能量损失可以忽略。随着散射光 子散射角φ增大，波长不变的瑞利散射光子相对强度逐渐 减弱，而波长变长的康普顿散射光子相对强度逐渐增强， 同时波长的改变量也逐渐增大。
(2)康普顿效应 1923年美国物理学家康普顿(pton)发现X光 与电子散射时波长会发生移动，称为康普顿效应。 γ 光子与原子外层电子（可视为自由电子）发生弹性碰撞， γ光子只将部分能量传递给原子中外层电子，使该电子脱 离核的束缚从原子中射出。光子本身改变运动方向。被发 射出的电子称康普顿电子，能继续与介质发生相互相互作 用。散射光子与入射光子的方向间夹角称为散射角，一般 记为θ。反冲电子反冲方向与入射光子的方向间夹角称为 反冲角，一般记为φ。当散射角θ=0°，散射光子的能量 为最大值，这时反冲电子的能量为0，光子能量没有损失； 当散射角θ=180°时，入射光子和电子对头碰撞，沿相反 方向散射回来，而反冲电子沿入射光子方向飞出，这种情 况称反散射，此时散射光子的能量最小。
γ射线
波长短于0.2埃的电磁波。放射性原子核在发生α衰变,β 衰变后产生的新核往往处于高能量级,要向低能级跃迁,辐 射出γ光子.首先由法国科学家P.V.维拉德发现，是继α、β 射线后发现的第三种原子核射线。原子核衰变和核反应均 可产生γ射线。γ射线的波长比X射线要短，所以γ射线具有 比X射线还要强的穿透能力。可以透过几厘米厚的铅板。 当γ射线通过物质并与原子相互作用时会产生光电效应、 康普顿效应和正负电子对三种效应。原子核释放出的γ光 子与核外电子相碰时，会把全部能量交给电子，使电子电 离成为光电子，此即光电效应。由于核外电子壳层出现空 位，将产生内层电子的跃迁并发射X射线标识谱。高能γ光 子（>2兆电子伏特）的光电效应较弱。γ光子的能量较高 时，除上述光电效应外，还可能与核外电子发生弹性碰撞， γ光子的能量和运动方向均有改变，从而产生康普顿效应。 当γ光子的能量大于电子静质量的两倍时，由于受原子核 的作用而转变成正负电子对，此效应随γ光子能量的增高 而增强。γ光子不带电，故不能用磁偏转法测出其能量
伽马射线暴 在天文学界，伽马射线爆发被称作“伽马射线暴”。究竟什么是伽马射线暴？
它来自何方？它为何会产生如此巨大的能量？ “伽马射线暴是宇宙中一 种伽马射线突然增强的一种现象。”中国科学院国家天文台赵永恒研究员告 诉记 伽玛暴 者，伽马射线是波长小于0.1纳米的电磁波，是比X射线能量还高的一种辐射， 伽玛暴的能量非常高。但是大多数伽马射线会被地球的大气层阻挡，观测必 须在地球之外进行。 冷战时期，美国发射了一系列的军事卫星来监测全 球的核爆炸试验，在这些卫星上安装有伽马射线探测器，用于监视核爆炸所 产生的大量的高能射线。侦察卫星在1967年发现了来自浩瀚宇宙空间的伽马 射线在短时间内突然增强的现象，人们称之为“伽马射线暴”。由于军事保 密等因素，这个发现直到1973年才公布出来。这是一种让天文学家感到困惑 的现象：一些伽马射线源会突然出现几秒钟，然后消失。这种爆发释放能量 的功率非常高。一次伽马射线暴的“亮度”相当于全天所有伽马射线源“亮 度”的总和。随后，不断有高能天文卫星对伽马射线暴进行监视，差不多每 天都能观测到一两次的伽马射线暴。 伽马射线暴所释放的能量甚至可以 和宇宙大爆炸相提并论。伽马射线暴的持续时间很短，长的一般为几十秒， 短的只有十分之几秒。而且它的亮度变化也是复杂而且无规律的。但伽马射 线暴所放出的能量却十分巨大，在若干秒钟时间内所放射出的伽马射线的能 量相当于几百个太阳在其一生(100亿年)中所放出的总能量！ 在1997年 12月14日发生的伽马射线暴，它距离地球远达120亿光年，所释放的能量比 超新星爆发还要大几百倍，在50秒内所释放出伽马射线能量就相当于整个银 河系200年的总辐射能量。这个伽马射线暴在一两秒内，其亮度与除它以外的 整个宇宙一样明亮。在它附近的几百千米范围内，再现了宇宙大爆炸后千分 之一秒时的高温高密情形。 然而，1999年1月23日发生的伽马射线暴比 这次更加猛烈，它所放出的能量是1997年那次的十倍，这也是人类迄今为止 已知的最强大的伽马射线暴。
γ射线与物质的相互作用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(1)光电效应 γ光子与介质的原子相互作用时，整个 光子被原子吸收，其所有能量传递给原子 中的一个电子（多发生于内层电子）。该 电子获得能量后就离开原子而被发射出来， 称为光电子。光电子的能量等于入射γ光子 的能量减去电子的结合能。光电子与普通 电子一样，能继续与介质产生激发、电离 等作用。由于电子壳层出现空位，外层电 子补空位并发射特征X射线。
(5)光致核反应 也称为光核吸收，大于一定能量的γ光子与物质原子的原子核作 用，能发射出粒子，例如（γ，n）反应。但这种相互作用的大小与其 它效应相比是小的，所以可以忽略不计。光核吸收的阈能在5MeV或 更高，这种过程类似于原子光电效应，但在这一过程中光子为原子核 所吸收而不是由围绕核转动的壳层电子，光核吸收一般会引起中子的 发射。光核吸收最显著的特点是“巨共振”(giant resonance)。光核 反应中的巨共振是一种偶极共振，它来自γ光子所引起的核的电偶极 激发，称为巨偶极共振(Giant Dipole Resonance，GDR)。对于轻核， 吸收截面的中心约在24MeV。随着靶核质量数增加，中心能量减小， 巨共振峰的位置也随之减小，最重的稳定为12MeV，巨共振的宽度 (相应于半最大高度截面的能量差)随靶核而变化，大约为3-9MeV。即 使是共振峰，光核截面比前面提到的光电截面要小，它对总截面的贡 献小于10%，然而在辐射屏蔽设计中，光核吸收很重要，因为所发射 的中子比入射的光子在重核中具有更大的穿透性。在辐照技术中引起 的放射性显得更重要。
(3)电子对效应 能量大于1.02MeV的γ光子从原子核旁 经过时，在原子核的库仑场作用下，γ光子 转变成一个电子和一个正电子。光子的能 量一部分转变成正负电子的静止能量 (1.02MeV)，其余就作为它们的动能。被发 射出的电子还能继续与介质产生激发、电 离等作用；正电子在损失能量之后，将于 物质中的负电子相结合而变成γ射线，即湮 没，探测这种湮没辐射是判明正电子产生 的可靠实验依据。