電子同物質的相互作用，電子束通過物質時發生的散射、電離、軔致輻射和吸收等過程。
基本介紹
- 中文名：電子同物質的相互作用
- 定義：電子束通過物質時發生的散射、電離、軔致輻射和吸收等過程
β射線同物質的相互作用作為特例也屬於這個範疇記巴乘。散射 電子和物質的原子核發生彈性散射時電子的運動方向受到偏折，根據所穿過物質層的厚度，電子散射可分為單次散射、二次以上的散射、多次散射和擴散。當層厚時(σ為截面，N為每立方厘米散射原子的數目)，發生單次散射；當時發生二次以上的散射；d進一步增大，而發企騙您棕生散射的次數大於20時為多次散射；當時，平均散射角達到最大值，約等於33°；厚度進一步增加則平均散射角不再變化。此外，由於多次散射，電子也可以在與入射方向相反的方向上散射出來，即為反向散射。一般，當層厚增加時反向散射電子數也增多，但當層厚達到某一厚度dr時反向散射電子數達到飽和值，因此把dr稱為飽和反向散射厚度或反向擴散厚度。對於β射線物質的飽和反向散射厚度同β譜的最大能量有關。在飽和情況下反向散射係數q（反向散射電子數目與入射電子數目之比）隨著物質原子序數的增加而加大。電離 電子通過物質時與物質原子的殼層電子發生非彈性散射。入射電子損失了能量，原子則被激發或電離。同時，射出去的電離電子也能引起再電離。這些較慢的電子所產生的電離量約占產生的總電離量的一半。通常將激發和電離引起的電子能量損失統稱為邀探戒電離損失。因為每產生一次電離電子損失掉的能量很小，所以電子通過物質的電離損失是大量逐次的小損失的總和。在物質中單位路程上的能量損失叫該物質的阻止本領，而單位路程上產生的離子偶數目為該物質的比電離。比電離與電子的能量有關：在低能時比電離隨電子的能量增加而降低，在能量大約為1MeV時達到最小值，然後又隨能量的增加而緩慢地增大。輻射 電子通過物質時的另一種損失能量的機制是軔致輻射。這是高能電子在原子核的庫侖場中減速運動而發出的電磁輻射。其輻射的能量分布在零到入射電子的能量之間。由於軔致輻射的能量損失正比於（E為電子的能量，me為電子的靜止質量、Z為物質原子的原子序數），因此只有高能電子在重元素上才有明顯的軔致輻射，而其他帶電粒子或電子在輕元素上所產生的軔致輻射卻可以忽略不計。單位路程上軔致輻射損失的能量與電離輻射損失的能量之比約為（E為以MeV為單位的電子能量，с為光速）。在低能的情況下，輻射能量損失很小，例如能量為1MeV的電子在鉛中被吸收時，大約有3％的能量轉化為軔致輻射。此外，β+粒子（正電子）通過物質時還能發生湮沒，釋放出能量相等(Eγ=0.511MeV)、方向相反的兩個光子。吸收 由於電子在物質中經過多次散射，所以它在吸收體中通過的實際路程長度要比吸收體的表觀厚度大得多，但一般認為電子所能穿透的吸收體厚度Re就是電子的射程。這樣對於電子，也可以有大體類似於離子那樣的確定的射程坑重己定義和測量方法。但β射線具有連續的能量分布，情況就有些不同。如果測量β射線束在物質層中的減弱，就會發現，記錄的β粒子數隨物質厚度的增加而近似地成指數減小，即，式中N和No分別為透射和入射的β粒子數，夜請櫃判為物質的質量吸收係數，以cm2/g為單位，xm為物質的質量厚度，以g/cm2為單位。習慣上將完全吸收β粒子的物質層的厚度定義為β粒子的最大射程Rβ。質量吸收係數和電子的射程都是電子能量E的函式，並近似與物質種類無關。在β射線的吸收中，另一個具有實際意義的物理量為半吸收層，用d½(g／cm2)表示，即把β射線吸收到一半的物質層厚度。電子同物質的相互作用在工農業祖局生產、醫藥衛生及科學研究中得到廣泛的應獄道埋用，如示蹤、探傷、測厚、腫瘤診斷及物質結構的研究等。而當前β+粒子的套用，如正電子湮沒譜學，發展得更為迅速。參考書目 K.Siegbahn，ed.，Alpha-，Beta-andGamma-RaySp-ectroscopy，Vol.1，North-Holland，Amsterdam，1965.
