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電離輻射和物質(zhì)的相互作用

2007/7/15 8:01:00  (瀏覽次數(shù)：2007/7/15 8:01:00)

在搞清楚電離輻射對(duì)人體的危害之前, 首先需要了解電離輻射和物體是如何相互作用的,現(xiàn)在敘述4種主要的電離輻射和物體相互作用的情況, 即α粒子, β粒子,γ射線(包括X射線)和中子.
α粒子
α粒子是帶2個(gè)單位正電荷, 質(zhì)量數(shù)為4的氦原子核,是個(gè)帶電的粒子, 一般由質(zhì)量較重的放射性原子核發(fā)射,能量為不連續(xù)的, 能量通常為4~9 Mev. α粒子通過(guò)物質(zhì)時(shí), 能量轉(zhuǎn)移(損失)的主要方式是電離和激發(fā). 在射線和物質(zhì)相互作用時(shí), 電離也是其他各種射線損失能量的主要方式.
α 粒子的射程非常短,. 1個(gè)5Mev的α粒子在空氣中的射程大約是3.5cm, 在鋁金屬中也只有23 μm, 因此,一般認(rèn)為α粒子不會(huì)對(duì)人體造成外照射的損害. 但當(dāng)其進(jìn)入人體的組織或器官時(shí), 其能量會(huì)全部被組織和器管所吸收,所以內(nèi)照射的危害時(shí)必須考慮的.
β 粒子
β射線是高速運(yùn)動(dòng)的電子,帶有1個(gè)負(fù)電荷,質(zhì)量為氫原子質(zhì)量的1/1840,當(dāng)其和物質(zhì)相互作用時(shí),也會(huì)引起物質(zhì)原子的電離和激發(fā),β粒子的質(zhì)量比α粒子的質(zhì)量要小得多,所以1個(gè)與α粒子的能量相同的β粒子, 在同一種物質(zhì)中的射程要比α粒子長(zhǎng)得多.例如,1個(gè)能量為5 Mev的α粒子, 在空氣中的射程只有3.5cm, 而1個(gè)能量為5 Mev的β粒子,在空氣中的最大射程可達(dá)20m.
與α粒子不同,β粒子穿過(guò)物質(zhì)時(shí),有明顯的散射現(xiàn)象,其特點(diǎn)是β粒子的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生 了改變.當(dāng)運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生大的改變(例如偏折)時(shí), β粒子的一部分動(dòng)能會(huì)以X射線的形式輻射出來(lái),這種輻射叫韌致輻射.韌致輻射的強(qiáng)度既與阻止物質(zhì)的原子序數(shù)Z的平方成反比,還與β射線的能量成正比.
由于對(duì)X射線的屏蔽要比對(duì)β射線本身的屏蔽困難得多, 所以對(duì)β射線的屏蔽,通常要選用原子序數(shù)比較低的物質(zhì),諸如像有機(jī)玻璃和鋁這樣的材料,作為β射線的屏蔽物質(zhì),從而使得β射線在屏蔽材料中轉(zhuǎn)變?yōu)轫g致輻射的份額較少.但對(duì)于放射性活度及β粒子的能量均較高的β輻射源,最好在輕材料屏蔽的后面, 再添加一定厚度的重物質(zhì)屏蔽材料,以屏蔽掉韌致輻射.
γ 射線
γ 射線是不帶電的中性粒子(也即是電磁波), 其靜止質(zhì)量等于零,也稱為光子. 當(dāng)γ射線和物質(zhì)相互作用時(shí),同帶電粒子與物質(zhì)的相互作用情況大不相同,γ射線不能使物質(zhì)直接電離和激發(fā),也沒有射程的概念.γ 射線與物質(zhì)相互作用有3種主要形式, 即光電效應(yīng),康普敦效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng). 能量較低的γ射線, 在物質(zhì)中主要產(chǎn)生光電效應(yīng);中等能量時(shí),主要產(chǎn)生康普敦效應(yīng);而能量較高時(shí), 主要是電子對(duì)效應(yīng). 3種效應(yīng)都會(huì)產(chǎn)生能使物質(zhì)的原子電離或激發(fā)的次級(jí)電子, 而次級(jí)電子在物質(zhì)中的射程不長(zhǎng),所以在考慮對(duì)γ射線的屏蔽時(shí),不需要另外采取防護(hù)措施. 這就是說(shuō), 3種效應(yīng)產(chǎn)生次數(shù)的多少,即是物質(zhì)吸收γ輻射多少的標(biāo)志. 理論和實(shí)踐都證明, 光電效應(yīng)正比于吸收物質(zhì)的原子序數(shù)Z的4次方,康普頓效應(yīng)正比于Z/A, 而電子對(duì)效應(yīng)正比于Z 平方.因此屏蔽γ射線時(shí),以采用原子序數(shù)高的重物質(zhì)為最好,例如鉛.
中子
中子的質(zhì)量與質(zhì)子的質(zhì)量大約相等,并且中子與γ射線一樣也不帶電. 因此,中子與原子核或電子之間沒有靜電作用. 當(dāng)中子與物質(zhì)相互作用時(shí),主要是和原子核內(nèi)的核力相互作用, 與外殼層的電子不會(huì)發(fā)生作用.
中子與物質(zhì)相互作用的類型主要取決于中子的能量.在輻射防護(hù)中,根據(jù)中子能量的高低,可以把中子分為慢中子(能量小于5 kev,其中能量為0.025ev 的稱為熱中子), 中能中子(其能量范圍為5-100 kev), 和快中子(0.1-500Mev)3種.
中子與物質(zhì)的原子核相互作用過(guò)程基本上可以分為兩類:散射和吸收.散射又可以分為彈性散射和非彈性散射.慢中子與原子核作用的主要形式是吸收.中能中子和快中子與物質(zhì)作用的主要形式是彈性散射.對(duì)于能量大于10Mev的快中子.以非彈性散射為主.
在上述的中子和物質(zhì)的相互作用過(guò)程中,除了彈性散射之外,其余各種現(xiàn)象均會(huì)產(chǎn)生次級(jí)輻射.從輻射防護(hù)的觀點(diǎn)來(lái)看,是相當(dāng)重要的.在實(shí)際工作中,大多數(shù)情況遇到的是快中子,快中子與輕物質(zhì)發(fā)生彈性散射時(shí),損失的能量要比與重物質(zhì)作用時(shí)多得多,例如,當(dāng)快中子與氫核碰撞時(shí),交給反沖質(zhì)子的能量可以達(dá)到中子能量的一半.因此含氫多的物質(zhì),像水和石蠟等均是屏蔽中子的最好材料,同時(shí)水和石蠟,由于價(jià)格低廉,容易獲得,效果又好,是最常用的中子屏蔽材料.

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相關(guān)輻射防護(hù)儀器與設(shè)備：

  • 產(chǎn)品名稱：REN800A型中子、X、γ輻射周圍劑量當(dāng)量(率)儀

    產(chǎn)品型號(hào)：REN800A

    產(chǎn)品價(jià)格：請(qǐng)咨詢 >> 021-69515711

    產(chǎn)品描述：REN800A型中子、X、γ輻射周圍劑量當(dāng)量(率)儀內(nèi)置一個(gè)進(jìn)口He3管和一個(gè)GM管作為探測(cè)器，能同時(shí)檢測(cè)中子和X、伽馬射線。該儀器使用方便；靈敏度高、抗γ性能好、能量響應(yīng)特性好。此外通過(guò)配套的RenRiNeutron中子劑量率管理軟件可將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)讀出后分析。該儀器適用于環(huán)保、化工、石油、醫(yī)療、進(jìn)出口商檢、核電、加速器、中子源和其他安檢、邊境控制、海關(guān)檢測(cè)等需進(jìn)行中子輻射檢測(cè)的場(chǎng)合。         &nbs

    產(chǎn)品關(guān)鍵字：中子、X、伽馬射線檢測(cè)儀,REN800A,中子射線,X射線,伽馬射線,檢測(cè)儀

  • 產(chǎn)品名稱：REN500E型X、γ輻射劑量率儀（手持式）

    產(chǎn)品型號(hào)：REN500E

    產(chǎn)品價(jià)格：請(qǐng)咨詢 >> 021-69515711

    產(chǎn)品描述：     REN500E型X、γ輻射劑量率儀是以內(nèi)置高靈敏度蓋格計(jì)數(shù)管為探測(cè)器，測(cè)量χ、γ和硬β輻射的多功能便攜式劑量率儀。作為輻射巡測(cè)儀，能顯示工作場(chǎng)所的劑量當(dāng)量率和累積劑量，自動(dòng)連續(xù)測(cè)量和記錄1600條輻射劑量率數(shù)據(jù)，更換電池時(shí)，日歷、時(shí)間及檢測(cè)數(shù)據(jù)能永久保存。工作人員可以任意設(shè)定劑量率報(bào)警值和累積劑量報(bào)警值，超閾值后自動(dòng)發(fā)出聲音報(bào)警。χ、γ輻射劑量率儀體積小、重量輕，攜帶方便，適用于核設(shè)施、核技術(shù)應(yīng)用單位、廢舊鋼鐵、防化部隊(duì)、 加速器、同位素應(yīng)用、工

    產(chǎn)品關(guān)鍵字：手持式X、γ輻射劑量率儀,REN500E,輻射劑量率儀,手持式輻射儀,X、γ射線

  • 產(chǎn)品名稱：REN500B型智能化X、γ輻射儀

    產(chǎn)品型號(hào)：REN500B

    產(chǎn)品價(jià)格：請(qǐng)咨詢 >> 021-69515711

    產(chǎn)品描述：   REN500B型智能化х-γ輻射儀是監(jiān)測(cè)各種放射性工作場(chǎng)所х、γ射線輻射劑量率的專用儀器。該儀器具有較大的劑量率測(cè)量范圍和能量響應(yīng)特性。此外通過(guò)配套的RenRiRate劑量率管理軟件可將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)讀出后分析。該儀器廣泛用于衛(wèi)生、環(huán)保、冶金、石油、化工、醫(yī)院、加速器、工業(yè)探傷、放射性試驗(yàn)室、商檢等需進(jìn)行輻射環(huán)境與輻射防護(hù)檢測(cè)的場(chǎng)合。             

    產(chǎn)品關(guān)鍵字：X、γ劑量率儀,REN500B型智能化X、γ輻射儀

  • 產(chǎn)品名稱：REN300型在線x-γ輻射安全報(bào)警儀

    產(chǎn)品型號(hào)：REN300

    產(chǎn)品價(jià)格：請(qǐng)咨詢 >> 021-69515711

    產(chǎn)品描述：  REN300在線x-γ輻射安全報(bào)警儀是一種新型的x-γ輻射連續(xù)監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置，它采用特殊設(shè)計(jì)的前置放大電路，具有靈敏度高、操作方便、自動(dòng)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和超閾值報(bào)警等特點(diǎn)，能實(shí)時(shí)給出xγ輻射劑量率�？紤]到現(xiàn)場(chǎng)操作、應(yīng)急快速響應(yīng)的需要，主機(jī)安裝在輻射現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與就地報(bào)警，通過(guò)RS485通訊實(shí)現(xiàn)總控制室自動(dòng)監(jiān)控。可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求，選配RenRiArea輻射區(qū)域監(jiān)測(cè)軟件，該軟件可連續(xù)存儲(chǔ)30個(gè)探頭5年以上的歷史數(shù)據(jù)，提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和圖譜等。     該儀

    產(chǎn)品關(guān)鍵字：多路輻射連續(xù)監(jiān)測(cè)報(bào)警儀,多路輻射連續(xù)監(jiān)測(cè)報(bào)警儀,輻射報(bào)警儀,射線報(bào)警儀

  • 產(chǎn)品名稱：REN320型立柱式X、γ輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)儀

    產(chǎn)品型號(hào)：REN320

    產(chǎn)品價(jià)格：請(qǐng)咨詢 >> 021-69515711

    產(chǎn)品描述： REN320立柱式X、γ輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)儀主要用于放射性監(jiān)測(cè)場(chǎng)所的行人或行包通過(guò)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用大體積的閃爍體探測(cè)器作為探測(cè)器，具有體積小，便于攜帶，靈敏度高，誤差小的特點(diǎn)，適用與核應(yīng)急等特殊的放射性檢測(cè)場(chǎng)合。該輻射儀由一根便攜式立柱和一個(gè)REN400型多功能輻射儀主機(jī)組成。輻射立柱與探頭之間通過(guò)有線或無(wú)線方式通訊。立柱內(nèi)置的探測(cè)器模塊由圓柱形閃爍體、低噪聲光電倍增管及相關(guān)控制電路構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)對(duì)γ射線及X射線的探測(cè)，一旦檢測(cè)到超過(guò)規(guī)定值的射線，立柱可獨(dú)立發(fā)出光報(bào)警；且配套的主機(jī)同時(shí)發(fā)出聲光

    產(chǎn)品關(guān)鍵字：立柱式輻射監(jiān)測(cè)儀,REN320型立柱式輻射監(jiān)測(cè)儀

  • 產(chǎn)品名稱：REN310型立柱式輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

    產(chǎn)品型號(hào)：REN310

    產(chǎn)品價(jià)格：請(qǐng)咨詢 >> 021-69515711

    產(chǎn)品描述：    REN310型立柱式輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要用于放射性監(jiān)測(cè)場(chǎng)所的行人或行包通過(guò)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用大體積的閃爍體探測(cè)器作為探測(cè)器，具有體積小，便于攜帶，靈敏度高，誤差小的特點(diǎn)，適用與核應(yīng)急等特殊的放射性檢測(cè)場(chǎng)合。該系統(tǒng)主要由安裝在現(xiàn)場(chǎng)的立柱和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成。立柱內(nèi)置的探測(cè)器模塊由圓柱形閃爍體、低噪聲光電倍增管及相關(guān)控制電路構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)對(duì)γ射線及X射線的探測(cè)，一旦檢測(cè)到超過(guò)規(guī)定值的射線，立柱可獨(dú)立發(fā)出光報(bào)警或輸出開關(guān)量。立柱每間隔幾百個(gè)毫秒的間隔通過(guò)無(wú)線或有線的方式不

    產(chǎn)品關(guān)鍵字：立柱式射線檢測(cè)系統(tǒng),REN310型立柱式輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)