文档介绍：伽玛射线γ射线与物质的相互作用γ射线与物质的相互作用机制属于全或无相互作用,不同于α、β射线的多次小相互作用,γ射线穿透物质后强度减小但能力几乎不降低,α、β射线穿透物质后强度减小,能量也降低。γ射线具有极强的穿透本领。人体受到γ射线照射时,γ射线可以进入到人体的内部,并与体内细胞发生电离作用,电离产生的离子能侵蚀复杂的有机分子,如蛋白质、核酸和酶,它们都是构成活细胞组织的主要成份,一旦它们遭到破坏,就会导致人体内的正常化学过程受到干扰,严重的可以使细胞死亡。(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。(2)康普顿效应1923年美国物理学家康普顿()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。(3),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(),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(annihilation),探测这种湮没辐射是判明正电子产生的可靠实验依据。(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(Thomsonscattering)或瑞利散射(Rayleighscattering)或相干散射(coherentscattering)。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。(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