第1节 电磁辐射的基本性质
共同点:它们作为横向电磁波在空间传播，在真 空中的速度等于光速： λγ=c λ-波长 γ-频率 c-光在真空中的速度，约为3×1010cm/s 不同点：波长不同，频率不同，所具有的能量 各不相同。所以，产生各种谱线电磁波的方法也 不相同 例：红外光，由分子的振动和转动产生的； X射线，由高速运动的电子束轰击原子内层 电子产生的 。
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二、光的二象性 光具有二象性： 波动性， 如：光的折射、衍射、偏振和 干涉等 微粒性， 如：光电效应 光子具有能量hγ：E=hγ=hc/λ （能量与波长关系） 光子具有动量hγ/c：p=hγ/c=h /λ （动量与波长关系）
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三、辐射能参数
一、光分析法及其特点
optical analysis and its characteristics
光分析法：基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后 所产生的辐射信号与物质组成及结构关系所建立起来的分析 方法；
电磁辐射范围：射线～无线电波所有范围；
相互作用方式：发射、吸收、反射、折射、散射、干 涉、衍射等；
instruments for spectrometry and optical parts
结束
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周期(T)：正弦波中相继两个极大通过空间某—固 定点所需的时间间隔称为辐射的周期。 频率(γ)：每秒钟内振动的次数，即I／T，通常以 赫兹(Hz)表示．γ取决波源，与通过的介质无关。 波长(λ)：相邻两个波峰或波谷间的距离。 波数(σ)：每厘米内波的振动次数，单位为cm-1。 电子伏特（eV)：一个电子通过1V电压降时具有 的能量。
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四、辐射能的特性：
(1) 吸收 (2) 发射 (3) 散射 物质选择性吸收特定频率的辐射能，并从低能 将吸收的能量以光的形式释放出； 丁铎尔散射和分子散射；
级跃迁到高能级；
(4) 折射
(5) 反射 (6) 干涉
折射是光在两种介质中的传播速度不同；
干涉现象；
(7) 衍射
(8) 偏振 光。
光分析法在研究物质组成、结构表征、表面分析等方
面具有其他方法不可区代的地位；
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三个基本过程：
（1）能源提供能量；
（2）能量与被测物之间的相互作用；
（3）产生信号。
基本特点：
（1）所有光分析法均包含三个基本过程； （2）选择性测量，不涉及混合物分离（不同于色谱分析）； （3）涉及大量光学元器件。
00:18:54
光绕过物体而弯曲地向他后面传播的现象；
只在一个固定方向有振动的光称为平面偏振
内容选择
第一节 电磁辐射的基本性质
fundamental of optical analysis
第二节 原子光谱与分子光谱
atom spectrum and molecular spectrum
第三节 光分析法的分类
00:18:54
二、电磁辐射的基本性质
basic properties of electromagnetic radiation 一、电磁辐射 电磁波的分类： 无线电波（射频） 微波 红外 可见光 紫外 X射线 γ射线
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1—1000m 0.1—100cm 0.75—1000μm 400—750nm 10—400nm 10-3—10nm 5—140pm
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紫外光谱
6 ． 增 色 效 应 （ hyperchromic effect ） 和 减 色 效 应 （hypochromic effect） 增色效应：由于化合物结构改变或其他原因使吸收强 度增强的效应，也称浓色效应。 减色效应：使吸收强度减小的效应，也称淡色效应。
四、吸收带类型和影响因素 （一）吸收带类型
第一章 紫外吸收光谱（UV） Ultraviolet Absorption Spectra
教学要求： 1、掌握紫外吸收光谱的基本原理，电子跃迁类型、 影响位移的因素及有关术语。 2、熟悉吸收光谱与分子结构的关系。 3、了解紫外光谱在有机化合物结构测定中的应用。
第一节 紫外吸收光谱的基础知识
一、紫外-可见吸收光谱的产生
★ 三、含共轭体系的分子
1、 共轭烯类化合物的紫外光谱
一般把共轭体系的π →π *吸收带称为K带。K带 对近紫外吸收是重要的，因其出现在近紫外范围，且 摩尔吸光系数也高一般ε max>10000。 共轭体系越长，其最大吸收越移往长波方向，甚 至到可见光部分。随着吸收移向长波方向，吸收强度 也增大。 π*2 π* π*1 π π2
化合物 H2O CH3OH CH3CL CH3I CH3NH2 max（nm） 167 184 173 258 215 max 1480 150 200 365 600
3. π→ π*跃迁： 不饱和基团（—C＝C—，—C ＝ O ） E较小，λ~ 200nm 体系共轭，E更小，λ更大，强吸收 4. n→ π*跃迁： 含杂原子不饱和基团（—C ≡N ，C＝ O ） E最小，λ 200~400nm（近紫外区）
图示
back
3．生色团（发色团）(chromophore)： 产生紫外或可见吸收的不饱和基团 有机化合物：具有不饱和键和未成对电子的基团 具n 电子和π电子的基团 产生n→ π*跃迁和π→ π*跃迁 跃迁E较低 例： C＝C；C＝O；C＝N；—N＝N— 等 注：当出现几个发色团共轭，则几个发色团所产生的 吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，其波 长将比单个发色团的吸收波长长，强度也增强
2.原子发射光谱分析基本原理
定性依据：元素不同→电子结构不同→光谱不同→特征光谱
2015-06-22
1. 元素的分析线、最后线、灵敏线
分析线：选择作为检验的特征谱线； 最后线：浓度逐渐减小，谱线强度减小，最后消失 的谱线； 灵敏线：最易激发的能级产生的谱线，最后线也是 最灵敏线 第一共振线：由第一激发态回到基态所产生的谱线 ；通常也是最灵敏线、最后线；
பைடு நூலகம்2015-06-22
2015-06-22
1 直流电弧
2015-06-22
谱线的自吸与自蚀
self-absorption and self reversal
自吸：中心发射的辐射 被边缘的同种基态原子吸收 ，使辐射强度降低的现象。
谱线的自吸不仅影响谱线强度，还影响谱线 形状
2015-06-22
• C小，原子密度低，谱线 不呈现自吸现象。 • C↑，原子密度↑，谱线便 产生自吸现象。 • C大到一定程度，自吸现 象严重，谱线从中央一分 为二，称为谱线自蚀。
∆E = h ⋅ν = h ⋅
2015-06-22
c
λ
3．电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列就称光谱。
γ射线→ X 射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波 高能辐射区 γ射线 能量最高，来源于核能级跃迁 χ射线 来自内层电子能级的跃迁 光学光谱区 紫外光 来自原子和分子外层电子能级的跃迁 可见光 红外光 来自分子振动和转动能级的跃迁 波谱区 微波 来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁 长 无线电波 来自原子核自旋能级的跃迁
共振线
主共振线
2015-06-22
非共振线
• 原子线：由原子外层电子受激发产生，以罗马字 母Ⅰ表示 • 离子线：由离子外层电子受激发产生，
2015-06-22
1. 元素的分析线、最后线、灵敏线
分析线：选择作为检验的特征谱线； 最后线：浓度逐渐减小，谱线强度减小，最后消失 的谱线； 灵敏线：最易激发的能级产生的谱线，最后线也是 最灵敏线 第一共振线：由第一激发态回到基态所产生的谱线 ；通常也是最灵敏线、最后线；
பைடு நூலகம்2015-06-22
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1 直流电弧
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谱线的自吸与自蚀
self-absorption and self reversal
自吸：中心发射的辐射 被边缘的同种基态原子吸收 ，使辐射强度降低的现象。
谱线的自吸不仅影响谱线强度，还影响谱线 形状
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• C小，原子密度低，谱线 不呈现自吸现象。 • C↑，原子密度↑，谱线便 产生自吸现象。 • C大到一定程度，自吸现 象严重，谱线从中央一分 为二，称为谱线自蚀。
∆E = h ⋅ν = h ⋅
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c
λ
3．电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列就称光谱。
γ射线→ X 射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波 高能辐射区 γ射线 能量最高，来源于核能级跃迁 χ射线 来自内层电子能级的跃迁 光学光谱区 紫外光 来自原子和分子外层电子能级的跃迁 可见光 红外光 来自分子振动和转动能级的跃迁 波谱区 微波 来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁 长 无线电波 来自原子核自旋能级的跃迁
共振线
主共振线
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非共振线
• 原子线：由原子外层电子受激发产生，以罗马字 母Ⅰ表示 • 离子线：由离子外层电子受激发产生，
第二章-光谱分析法概论
E hν hc hcν λ
E单位：电子伏（eV）或焦耳（J） h －普朗克常数，h＝6.626×10-34 J·s-1； C为光速。
例：波长为200nm的电磁波，其能量是多少电子伏特（eV）？ 解：
电磁波谱
13
二、电磁辐射与物质相互作用
电磁辐射与物质的相互作用是复杂的物理现象。 涉及能量变化：吸收、发射； 不涉及能量变化：反射、散射、折射、衍射。
第二章 光谱分析法概论
1
本章主要内容：
一、电磁辐射及其与物质的相互作用 二、光学分析法的分类 三、光谱分析仪器
概述
光学分析法是基于电磁辐射与物质相互作用后，电磁辐 射发生某些变化或被作用物质的某些性质发生改变而产 生各种信号，利用这些信号对物质的性质、组成及结构 进行分析的一种方法。
光学分析法的原理主要包含三个过程： （1）能源提供能量； （2）能量与被测物质相互作用； （3）产生被检测的信号。
3
第一节 电磁辐射及其与物质的相互作用
4
电磁辐射的性质：波粒二象性
1.波动性
电磁辐射的传播以及反射、折射、散射、衍射及 干涉等现象表现出电磁辐射具有波的性质。
图2-1 电磁波的传播
6
波动性参数描述
（1）周期 T 相邻两个波峰或波谷通过某一固定点所需要的时间间隔称为周期。单 位:s(秒)。
（2）频率ν 单位时间内电磁波振动的次数称为频率。单位：Hz或周/秒。 ν ＝1/T
范围的谱带。
2.组成：
单色器
入射狭缝 色散元件 准直镜
棱镜 光栅
分光系统
出射狭缝
滤光器
47
（1）狭缝 狭缝为光的进出口， 狭缝宽窄直接影响分 光质量。狭缝过宽， 单色光不纯，将使吸 光度变大；过窄，则 通光量变小，灵敏度 降低。因此狭缝宽度 要适当。
E单位：电子伏（eV）或焦耳（J） h －普朗克常数，h＝6.626×10-34 J·s-1； C为光速。
例：波长为200nm的电磁波，其能量是多少电子伏特（eV）？ 解：
电磁波谱
13
二、电磁辐射与物质相互作用
电磁辐射与物质的相互作用是复杂的物理现象。 涉及能量变化：吸收、发射； 不涉及能量变化：反射、散射、折射、衍射。
第二章 光谱分析法概论
1
本章主要内容：
一、电磁辐射及其与物质的相互作用 二、光学分析法的分类 三、光谱分析仪器
概述
光学分析法是基于电磁辐射与物质相互作用后，电磁辐 射发生某些变化或被作用物质的某些性质发生改变而产 生各种信号，利用这些信号对物质的性质、组成及结构 进行分析的一种方法。
光学分析法的原理主要包含三个过程： （1）能源提供能量； （2）能量与被测物质相互作用； （3）产生被检测的信号。
3
第一节 电磁辐射及其与物质的相互作用
4
电磁辐射的性质：波粒二象性
1.波动性
电磁辐射的传播以及反射、折射、散射、衍射及 干涉等现象表现出电磁辐射具有波的性质。
图2-1 电磁波的传播
6
波动性参数描述
（1）周期 T 相邻两个波峰或波谷通过某一固定点所需要的时间间隔称为周期。单 位:s(秒)。
（2）频率ν 单位时间内电磁波振动的次数称为频率。单位：Hz或周/秒。 ν ＝1/T
范围的谱带。
2.组成：
单色器
入射狭缝 色散元件 准直镜
棱镜 光栅
分光系统
出射狭缝
滤光器
47
（1）狭缝 狭缝为光的进出口， 狭缝宽窄直接影响分 光质量。狭缝过宽， 单色光不纯，将使吸 光度变大；过窄，则 通光量变小，灵敏度 降低。因此狭缝宽度 要适当。
第二章 光谱分析法导论
26
分子发射
分子发射与分子外层的电子能级、振动能级和转动能 级相关。因此分子发射光谱较原子发射光谱复杂。 为了保持分子的形态，分子的激发不能采用电、热等 极端方式，而采用光激发或化学能激发。 分子发射的电磁辐射基本处于紫外、可见和红外光区 。因此分子主要发射紫外、可见电磁辐射，据此建立 了荧光光谱法、磷光光谱法和化学发光光谱法。 与分子吸收光谱一样，由于相邻两个转动能级之间的 能量差很小，因此由相邻两个转动能级跃迁回同一较 低能级的两个跃迁的能量差也很小，故发射过程所发 射的两个辐射的频率或波长很接近，通常的检测系统 很难分辨出来。而分子能量相近的振动能级又很多， 因此表观上分子发射表现为对特定波长段电磁辐射的27 发射，光谱上表现为连续光谱。
E=（n+1）hv
hv
E=nhv
能量降低
发射(Emission)
物质受到激发而跃迁
到激发态后，由激发态跃迁回到基态时以辐
射的方式释放能量。
能量：光、电、热、化学能等
M → M
M→ M+h
24
发射跃迁可以理解为吸收跃迁相反的过程。由于原子 、分子和离子的基态最稳定，，所以发射跃迁涉及的 是从较高能态向基态的跃迁。 可以通过实验得到发射强度对波长或频率的函数图， 即发射光谱图。 通常情况下，分子、原子和离子处于基态，因此要产 生发射，必须使分子、原子和离子处于激发态，这个 过程称为激发。 激发可以通过提供不同不同形式的能量来实现。包括 三种：1.热能。将试样置于高压交流火花、电弧、火 焰、高温炉体之中，物质以原子、离子形式存在，可 获取热能而处于激发态，并产生紫外、可见或红外辐 射；2.电磁辐射。即用光辐射作用于分子或原子，使 之产生吸收跃迁，并发射分子荧光、分子磷光或原子 荧光；3.化学能。即通过放热的化学反应是反应物或 产物获取化学能而被激发，并产生化学发光。
物理环境之电磁辐射概述(PPT 79张)
三、放射性污染分类
• 放射性废物按物理状态可分为：气体、液 体和固体。 • 若放射性同位素每秒有3.7×1010次核衰变， 则它的放射性强度为1居里（Ci） • 国际单位制单位是贝可勒尔（Bq ）
四、放射性污染的控制
（一）放射性废液的处理 • 用化学、物理化学、生物化学等方法无法 处理，只能通过本身固有的自然衰变逐渐 减弱其放射性活度。
人体的吸收作用
• 依据电磁波特性与人体组织含水量的关系：
– 含水量达70%的组织（含水量高吸收电磁能量 多） – 含水量在70%以下的组织（吸收少，呈反射、 折射现象）
• 依据电磁场频率不同
– 150MHz以下频段 – 150~1200MHz频段 – 1200~3300MHz频段 – 3300MHz以上频段
• 中枢神经症状主要有无力、怠倦、无欲、 虚脱、昏睡等，严重时全身肌肉震颤而引 起癫痫样痉挛。细胞分裂旺盛的小肠对电 离辐射的敏感性很高，如果受到照射，上 皮细胞分裂受到抑制，很快会引起淋巴组 织破坏。
• 放射能引起淋巴细胞染色体的变化。放射 照射后的慢性损伤会导致人群白血病和各 种癌症的发病率增加。
处理原则：
1、挥发性放射性气体可用吸附法处理，也可 用扩散稀释的办法处理。 • 最常用的吸附法是用分子筛吸附或活性炭 吸附把放射性去除掉。
• 例如放射性碘就是用活性炭吸附达到净化 目的的。
2、放射性气溶胶可用除尘技术来处理净化。 例如，洗涤法、过滤法、静电除尘法等。 • 一个完整的净化流程一般包括三部分，即 预处理、中效过滤和高效过滤。
可导致儿童智力残缺 • 据最新调查显示，我国每年出生的2000万 儿童中，有35万为缺陷儿，其中25万为智 力残缺，有专家认为电磁辐射也是影响因 素之一。 • 世界卫生组织认为，计算机、电视机、移 动电话的电磁辐射对胎儿有不良影响。
物理现象电磁辐射的产生
物理现象电磁辐射的产生电磁辐射是一种物理现象，指电磁波在空间传播的过程中释放的能量。
它是由电荷的加速运动产生的，具有电场和磁场的性质。
电磁辐射广泛存在于我们周围的自然界和人类活动中，对于我们生活和科学研究都具有重要意义。
1. 电磁辐射的基本原理电磁辐射产生的基本原理是静电场和磁场的相互作用。
当电荷加速运动或改变其速度方向时，必然会产生电场和磁场的振荡，从而形成电磁波。
电磁波在空间中传播，周期性地产生电场和磁场的变化，也就是电磁辐射的发射过程。
2. 电磁辐射的分类根据频率不同，电磁辐射可以分为不同的波段，包括射频波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
不同波段的电磁辐射具有不同的特性和应用，广泛应用于通信、医疗、能源、交通等领域。
3. 电磁辐射的生物效应在日常生活中，我们接触到的电磁辐射主要包括无线电信号、电子设备、太阳辐射等。
这些辐射对人体和生物体可能产生一定的生物效应。
根据辐射的能量和频率不同，对人体的生物效应也有所不同。
较低频段的电磁辐射，如无线电波和微波辐射，主要引起组织的热效应；而更高频段的紫外线、X射线和γ射线等辐射具有较强的光致和电离效应，容易对细胞和遗传物质产生损害。
4. 电磁辐射的防护与规范鉴于电磁辐射对人体和环境的潜在风险，各国都制定了相关的防护与规范措施。
在电磁辐射防护方面，需要采取一系列的工程措施来减少辐射源的辐射水平，如使用屏蔽材料、增加距离、改变工作方式等。
同时，制定电磁辐射的监测和限值标准，确保辐射水平在合理的范围内。
5. 电磁辐射的应用与发展电磁辐射的应用非常广泛，包括通信系统、雷达、无线电广播、医疗影像、能源传输等诸多领域。
现代社会的高科技发展与电磁辐射的应用密切相关，不断推动了电磁辐射技术的发展与创新。
总结起来，电磁辐射是一种重要的物理现象，它广泛存在于我们的生活和科学研究中。
了解电磁辐射的基本原理、分类、生物效应、防护和应用对于我们更好地理解和应用电磁辐射具有重要意义。
电磁辐射及原理
将上式与静态场比较可见， 将上式与静态场比较可见，它们分别是恒定电流元 Il 产生的磁场及 产生的静电场。场与源的相位完全相同，两者之间没有时差。 电偶极子 ql 产生的静电场。场与源的相位完全相同，两者之间没有时差。 可见，近区场与静态场的特性完全相同，无滞后现象， 可见，近区场与静态场的特性完全相同，无滞后现象，所以近区场 现象 称为似稳场。 称为似稳场。 似稳场 能流密度的实部为零，只存在虚部。 电场与磁场的时间相位差为 π ，能流密度的实部为零，只存在虚部。 2 可见近区场中没有能量的单向流动， 可见近区场中没有能量的单向流动，近区场的能量完全被束缚在源的周 因此近区场又称为束缚 束缚场 围，因此近区场又称为束缚场。
看录像补充的
Hφ = j
I l sin θ − jkr e 2λ r
Eθ = j
ZI l sin θ − jkr e 2λ r
一次方成反比 场强随距离增加不断衰减。 成反比， （3）远区场强振幅与距离 r 一次方成反比，场强随距离增加不断衰减。 ） （）远区场强振幅不仅与距离有关，而且与观察点所处的方位也有关， 5）电场及磁场的方向与时间无关。可见，，场强与方位角φ也有关 方 ）电场及磁场的方向与，具有轴对称特点， 由于电流元沿Z 轴放置，具有轴对称特点电流元的辐射场具有线极化 （4）远区场强振幅不仅与距离有关，而且与观察点所处的方位也有关， 由于电流元沿 轴放置时间无关。可见，电流元的辐射场具有线极化 时间无关 轴对称特点 方位 无关， 无关， 这种衰减不是媒质的损耗引起的，而是球面波固有的扩散特性导致的。 球面波固有的扩散特性导致的 这种衰减不是媒质的损耗引起的，而是球面波固有的扩散特性导致的。 这种特性称为天线的方向性 ，场强的极化方向是不同的 有关的函数称为 特性。当然在不同的方向上， 方向性。 的函数， 可见， 这种特性称为天线的方向性。场强公式中与方位角θ 及 φ 。 向性因子仅为方位角θ 的函数，即 f (θ , φ ) = sin θ 。可见，电流元在θ = 0 的 特性。当然在不同的方向上 场强的极化方向是不同的。 方向性因子， 轴线方向上辐射为零， 表示。 方向上辐射最强。 方向性因子，以 f (θ, φ ) 在与轴线垂直的θ = 90°方向上辐射最强。 轴线方向上辐射为零， 表示。 方向上辐射最强 除了上述线极化特性外，其余四种特性是一切尺寸有限的天线远区 除了上述线极化特性外，其余四种特性是一切尺寸有限的天线远区 尺寸有限 场的共性，即一切有限尺寸的天线，其远区场为 辐射场， 场的共性，即一切有限尺寸的天线，其远区场为TEM波，是一种辐射场， 共性 有限尺寸的天线 波 是一种辐射场 其场强振幅不仅与距离 成反比，同时也与方向有关 与方向有关。 其场强振幅不仅与距离r 成反比，同时也与方向有关。 与距离 当然，严格说来， 远区场中也有电磁能量的交换部分。 当然，严格说来， 远区场中也有电磁能量的交换部分。但是由于形 成反比， 成能量交换部分的场强振幅至少与距离 r2 成反比，而构成能量辐射部分 的场强振幅与距离r 成反比，因此，远区中能量的交换部分所占的比重 中能量的交换 的场强振幅与距离 成反比，因此，远区中能量的交换部分所占的比重 很小。相反，近区中能量的辐射部分可以忽略。 很小。相反，近区中能量的辐射部分可以忽略。 中能量的辐射部分可以忽略
太阳辐射
物体对辐射的吸收、 物体对辐射的吸收、反射和透射 概念 吸收率(a) 吸收率(a) ： 反射率(r) 反射率(r) ： 透射率(d) 透射率(d) ：
入 射
a=Qa/Q r=Qr/Q d=Qd/Q
反 射
吸收
透 射
a、r、d的变化 黑体：对于投射到该物体上所有波长的辐射都能全部吸 黑体： 收的物体称为绝对黑体 故有： 收的物体称为绝对黑体。故有： 绝对黑体。 a＝１，r＝d＝０。 灰体：透射率d＝０，吸收率a＝（１－r），且a不随波 吸收率a＝（１ 灰体：透射率d 长而变化的物体。 长而变化的物体。 的物体
二、太阳高度角、太阳方位角和昼长 太阳高度角、
太阳高度角 （h） 定义 太阳光线与地表水平面之间的夹角。(0°≤h≤90° 太阳光线与地表水平面之间的夹角。(0°≤h≤90°) 水平面上太阳辐射的计算
AB CD Sm ′＝Sm ＝Smsinh sinh ABC′D′
………… (3-8) (3Sm和Sm′与h的关系图
可见光波长范围
色彩名称 紫 波长范围 0.40～0.43微米 0.40～0.43微米 0.43～0.47微米 0.43～0.47微米 0.47～0.50微米 0.47～0.50微米 0.50～0.56微米 0.50～0.56微米 0.56～0.59微米 0.56～0.59微米 0.59～0.62微米 0.59～0.62微米 0.62～0.76微米 0.62～0.76微米
斯蒂芬—波尔兹曼(Stefan Boltzmann)定律 斯蒂芬—波尔兹曼(Stefan-Boltzmann)定律 (Stefan定律 与它本身绝对温度（ 黑体的总放射能力（ 黑体的总放射能力（ET）与它本身绝对温度（T）的 四次方成正比。即： 四次方成正比。 ET ＝σT
电离辐射防护第一章(第一节)
第一章 电离辐射与物质的相互作用
第一讲 电离辐射场
一、电离辐射
电离（ ）：从一个原子 电离（Ionization）：从一个原子、分子或其他束缚态中释 ）：从一个原子、 放出一个或多个电子的过程。 放出一个或多个电子的过程。 电离辐射（ ）：能够引起电离的带电 电离辐射（Ionization Radiation）：能够引起电离的带电 ）： 粒子和不带电粒子。 粒子和不带电粒子。 *从一个原子中释放出一个价电子需要的能量 ～25eV ； 从一个原子中释放出一个价电子需要的能量:4～ 从一个原子中释放出一个价电子需要的能量 *能量 能量>10eV的光子 能量 的光子
例如： 例如：
点处, 时刻的粒子注量率φ ) 辐射场 r 点处,t 时刻的粒子注量率φ(t) :
( 当 Δt → 0 时)
(t)/Δ φ(t)=ΔΦ(t)/Δt
dΦ(t)/dt
ΔΦ (t) = Φ (t +Δt)–Φ (t) +Δt)–
Φ (t)
da
dN进入小球体的粒子数。 进入小球体的粒子数。 da 小球体截面积，单位m 小球体截面积，单位 2。
P
Φ 粒子注量，单位 -2。 粒子注量，单位m
Energy fluence（能量注量）Ψ： Ψ（T，r） （能量注量） ： （ ， ）
T时间内，进入以 r 点为球心的单位截面积小球的辐射能。 时间内， 点为球心的单位截面积小球的辐射能。 时间内
常见的电离辐射
辐射 α β n P γ X 2 protons + electron neutron proton High Energy Electromagnetic Photons Same as Gamma-Rays 组成 2 neutrons 质量 Relatively Heavy Relatively Light Middle weight Middle weight non non 电荷 Double Positive Single Negative non positive non non Slow < 3×108m/s × various various 3×108m/s × 3×108m/s × 速度
放射卫生与防护第二章
29
X射线的本质
◆X射线的本质是电磁辐射，与可见光完全相
同，仅是波长短而已 ◆X射线和可见光一样属于电磁辐射，但其波 长比可见光短得多，介于紫外线与γ射线之间， 约为0.01—10nm的范围
30
X射线的本质
◆粒子性 ●特征表现为以光子形式辐射和吸收时具有的一定的 质量、能量和动量 表现形式为在与物质相互作用时交换能量。如光电效 应；二次电子等 X射线的频率ν、波长λ以及其光子的能量ε、动量p 之间存在如下关系：
换，电子的运动受阻失去动能，其中99%的能量转换 为热量，而1%的能量转换为X射线
33
X射线的产生
◆X射线产生的三个基本条件
●产生自由电子
：
●使电子作定向的 高速运动
●在其运动的路径上设置一个障碍物使电子突
然减速或停止
34
特征谱与连续谱图示
◆ 连 续 谱 与 特 征 谱
：
。
35
X射线谱
◆由X射线管发射出来的X射线可以分为两
天然辐射 人工辐射
（一）天然本底照射
宇宙射线
天然辐射
宇生放射性核素
原生放射性核素
一般场所： 天然本底为 2.4mSv/year,
多为内照射 (222Rn, 60%)
宇宙射线：
初级宇宙射线：质子（87％）、α粒子（10％）、重带电粒子、电子、中
子等。平均能量1010eV，最高能量可达1019eV。
• 来源：初级中子 源和运行时堆本体 •危害：贯穿能力 非常强。主要是外 照射
α射线
β射线
γ射线
γ射线 中子
射线防护
一、α粒子与物质的相互作用
• α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—9 Mev。 α粒子通过物质时, 能量转移 (损失)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。 • α粒子的射程非常短, 1个5Mev的α粒子在空气中的射程大约 是3.5cm, 在铝金属中只有23 μm, 因此,一般认为α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,所以内照射的危害是必 须考虑的。
X射线的本质
◆X射线的本质是电磁辐射，与可见光完全相
同，仅是波长短而已 ◆X射线和可见光一样属于电磁辐射，但其波 长比可见光短得多，介于紫外线与γ射线之间， 约为0.01—10nm的范围
30
X射线的本质
◆粒子性 ●特征表现为以光子形式辐射和吸收时具有的一定的 质量、能量和动量 表现形式为在与物质相互作用时交换能量。如光电效 应；二次电子等 X射线的频率ν、波长λ以及其光子的能量ε、动量p 之间存在如下关系：
换，电子的运动受阻失去动能，其中99%的能量转换 为热量，而1%的能量转换为X射线
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X射线的产生
◆X射线产生的三个基本条件
●产生自由电子
：
●使电子作定向的 高速运动
●在其运动的路径上设置一个障碍物使电子突
然减速或停止
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特征谱与连续谱图示
◆ 连 续 谱 与 特 征 谱
：
。
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X射线谱
◆由X射线管发射出来的X射线可以分为两
天然辐射 人工辐射
（一）天然本底照射
宇宙射线
天然辐射
宇生放射性核素
原生放射性核素
一般场所： 天然本底为 2.4mSv/year,
多为内照射 (222Rn, 60%)
宇宙射线：
初级宇宙射线：质子（87％）、α粒子（10％）、重带电粒子、电子、中
子等。平均能量1010eV，最高能量可达1019eV。
• 来源：初级中子 源和运行时堆本体 •危害：贯穿能力 非常强。主要是外 照射
α射线
β射线
γ射线
γ射线 中子
射线防护
一、α粒子与物质的相互作用
• α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—9 Mev。 α粒子通过物质时, 能量转移 (损失)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。 • α粒子的射程非常短, 1个5Mev的α粒子在空气中的射程大约 是3.5cm, 在铝金属中只有23 μm, 因此,一般认为α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,所以内照射的危害是必 须考虑的。