肿瘤放射物理学-肿瘤放射物理学重点整理
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肿瘤放射治疗学-复习重点+答案源皮距SSD:射线源沿射线中心轴到体模表面的距离。
源瘤距STD :射线源沿射线中心轴到肿瘤中心的距离。
源轴距SAD:射线源到机器等中心点的距离。
机器等中心点:机架的旋转中心、准直器的旋转中心及治疗床的旋转中心在空间的交点。
PDD:百分深度剂量:体模内射线中心轴上某一深度d处的吸收剂量 Dd与参考深度d0处吸收剂量D0之比的百分数,就是描述沿射线中心轴不同深度处相对剂量分布的物理量。
等效方野:如果使用的矩形野火不规则野在其照射野中心轴上的百分深度剂量与某一方形野的百分深度剂量相同时,该方形野叫做所使用的矩形或不规则照射野的等效方野。
MLC :多叶准直器:相邻叶片沿宽度方向平行排列,构成叶片组,两个相对叶片组组合在一起胸成MLC。
Bolus:等效组织填充物:包括石蜡、聚乙烯、薄膜塑料水袋、凡士林、纱布及其她组织等效材料。
在皮肤表面及组织欠缺的位置填入组织等效物,达到改善剂量分布的效果。
剂量建成效应:百分深度剂量在体模内存在吸收剂量最大值,这种现象称为剂量建成效应。
GTV :肿瘤区:就是可以明显触诊或可以肉眼分辨与断定的恶性病变位置与范围。
CTV :临床靶区:包括了可以断定的 GTV与(或)显微镜下可见的亚临床恶性病变的组织体积,就是必须去除的病变。
ITV :内靶区:包括CTV加上一个内边界范围构成的体积。
PTV:计划靶区:就是一个几何概念:包括ITV边界(ICRU62号报告卜附加的摆位不确定度边界、机器的容许误差范围与治疗中的变化。
确定性效应:就是指受照剂量超过一定阈值后必然发生的辐射效应。
随机效应:发生概率与受照射的剂量成正比,但其严重程度与剂量无关。
主要表现为有法远期效应,包括恶性肿瘤与遗传效应。
TD5/5 :表示在标准治疗条件下治疗的肿瘤患者,在5年之后因放射线造成严重损伤的患者不超过5%。
TD50/5 :表示在标准治疗条件下治疗的肿瘤患者,在5年之后因放射线造成严重损伤的患者不超过50%。
肿瘤放射物理学1.第5页,两个例题。
例一计算氢气和氧气的每克电子数和电子密度。
解:例二计算水的电子密度和每克电子数。
解:2.第12页,放射平衡定义,条件。
答:放射性核素衰变,子母体间的放射性活度将保持固定的比例,这样一种状态称为放射性平衡。
3.第13页,制备人工放射性核素的途径。
1)利用反应堆中的强中子束照射靶核,靶核俘获中子而生成放射性核;2)利用中子引起重核裂变,从裂变碎片中提取放射性核素。
4.第16页,带电粒子与核外电子的非弹性碰撞三点结论;1)电离损失近似与重带电粒子的能量成反比;2)电离损失与物质的每克电子数成正比;3)电离损失与重带电粒子的电荷数平方成正比。
5.第17页带电粒子与原子核的非弹性碰撞三点结论。
1)辐射损失与入射带电粒子的成反比;2)辐射损失与成正比;3)辐射损失与粒子能量成正比。
6.第20页,比电离:带电粒子穿过靶物质时使物质原子电离产生电子—离子对,单位路程上产生的电子—离子对数目称为比电离。
布拉格峰:重带电粒子束的比电离曲线和百分深度剂量曲线尾部均可以观察到明显的峰值,此峰值称为布拉格峰。
利用重带电粒子束(主要是质子和负π介子)实施放疗,可以通过调整布拉格峰的位置和宽度使其正好包括靶区,从而达到提高靶区剂量和减少正常组织受照剂量的目的,这正是重带电粒子束相对光子、电子和中子束等所具有的计量学优点。
7. 第21页,简答题:X (γ)射线与物质的相互作用表现出不同的特点。
答:1)X (γ)光子不能直接引起物质原子电离或激发,而是首先把能量传递给带电粒子;2)X (γ)光子与物质的一次相互作用可以损失其能量的全部或很大一部分,而带电粒子则是通过许多次相互作用逐渐损失其能量;3)X (γ)光子束入射到物体时,其强度随穿透物质厚度近似呈指数衰减,而带电粒子有确定的射程,在射程之外观察不到带电粒子。
8. 第25页,半价层关系式:HVL=ln2/μ=0.693/μ。
9. 光电效应:光子被原子吸收后发射轨道电子的现象。
临床放射生物学第1章/ 临床放射生物学在放射治疗中的作用:1)为放射治疗提供理论基础;2)治疗策略的实证研究;3)个体化放射治疗方案的研究和设计。
第2章/ 电离辐射对生物体的作用1.电离辐射的时间标尺:物理阶段,电离辐射与非电离辐射的主要区别在于单个能量包的大小,而不是射线所含的总能量;化学阶段,该阶段的重要特点是清除反应之间的竞争;生物阶段,放射线早期反应时由于干细胞的杀灭,引起的干细胞的丢失所致。
2. X射线对哺乳动物细胞DNA的损伤,约三分之二是有氢氧自由基所致。
辐射损伤可以通过防护剂或增敏剂等化学途径来修饰,而直接作用是不能被修饰的。
3. 相对生物效应:以250KV X射线为参照,产生相等生物效应所需的X射线剂量与被测试射线的剂量之比。
4. LET与RBE的关系:在LET为100kev/um (中子能量均值)时,RBE最大,LET继续增高,RBE反而下降,这与高LET射线存在超杀效应有关。
5. 常规射线(低LET射线)时,氧增强比约2.5~3;治疗比=正常组织的耐受量/肿瘤组织致死量。
治疗增益因子(TGF)=肿瘤组织的RBE/正常组织的RBE。
第3章/ 电离辐射的细胞效应1. 辐射诱导的DNA损伤的几种主要形式:单链,双链断裂。
其中双链断裂被认为是电离辐射在染色体上所致的最关键损伤,双链断裂大约是单链断裂的0.04倍,与照射剂量呈线性关系,表明是由电离辐射的单击所致。
2. 增殖性细胞死亡:细胞死亡可发生在照射后的第一次或以后的几次分裂。
是辐射所致细胞死亡的主要形式。
细胞死亡时放射线对细胞的遗传物质和DNA造成不可修复的损伤所致。
3. 凋亡作为辐射所引起的细胞死亡形式,是高度细胞类型依赖性的。
细胞死亡与肿瘤细胞在繁殖完整性的丢失在概念上存在根本意义的不同,放射可治愈性结局的主要依据后者。
4. 鉴别细胞存活的唯一标准是,受照射后细胞是否保留无限增殖的能力,即是否具有再繁殖完整性。
在离体细胞培养实验体系中,细胞群受照射后,一个存活的细胞可以分裂繁殖成一个细胞群体(≥50个细胞),称为克隆,这种具有生成克隆能力的原始存活细胞, 称为克隆源性细胞。
试题题型●选择题:共20小题,每题1.5分,共30分●名词解释:共6小题,每小题5分,共30分(DRR、PDD、PTV、CT模拟、放射性活度)●简答题:共4小题,每小题10分,共40分复习提纲1.原子的结构特点和描述原子结构的参数。
●核外电子运动状态由主量子数n,轨道角动量量子数l,轨道方向量子数m l,和自旋量子数m s决定。
●主量子数n:取值1,2,3….,对应的壳层分别为K,L,M,N,O,P,Q壳层,每个壳层最多可容纳的电子为2n2,例如K层和L层可以容纳的电子数分别为2和8.(主量子数n是用来描述原子中电子出现几率最大区域离核的远近,或者说它是决定电子层数的。
n相同的电子为一个电子层,电子近乎在同样的空间范围内运动,故称主量子数。
)●根据泡利不相容原理,在原子中不能有两个电子处于同一状态,也就是说,不能有两个电子具有完全相同的四个量子数。
●对每一个n,轨道角动量量子数l可取值:0,1,2,3,…,n-1, 在一个壳层内,具有相同l量子数的电子构成一个次壳层,l=0,1,2,3,4,5,6依次对应次s, p, d, f, g, h, I●次壳最多可容纳2(2l+1)个电子●在多电子原子中,轨道角动量量子数也是决定电子能量高低的因素。
所以,在多电子原子中,主量子数相同、轨道角动量量子数不同的电子,其能量是不相等的,即在同一电子层中的电子还可分为若干不同的能级(energy level)或称为亚层(subshell),当主量子n相同时,轨道角动量量子数l愈大,能量愈高。
●轨道角动量量子数决定原子轨道的形状。
●轨道方向量子数m l:取值范围-l,-l+1,….l-1,l。
●磁量子数m是描述原子轨道或电子云在空间的伸展方向。
m取值受角量子数取值限制,对于给定的l值,m=0,±1,± 2,…,±l,共2l+1个值。
这些取值意味着在角量子数为l的亚层有2l+1个取向,而每一个取向相当于一条“原子轨道”。
1、处于激发态的原子很不稳定,高能级的电子会自发跃迁到低能级空位上,从而使原子回到基态。
两能级能量的差值一种可能是以电磁辐射的形式发出,这种辐射称为特征辐射2、阿伏加德罗定律:1摩尔任何元素的物质包含有NA(6.022×1023)个原子。
3、原子核的稳定性影响核素稳定的因素如下:中子数与质子数之间的比例关系核子数的奇偶性重核的不稳定性4、原子核的衰变类型,即α衰变、β衰变、γ跃迁和内转换。
5、重带电粒子束的比电离曲线和百分深度剂量曲线尾部均可以看到明显的峰值,此峰值称为布喇格峰6、光电效应总截面3)/(hvZ n∝τσn是原子序数的函数,对低原子序数材料n近似取4,对高原子序数材料n近似取4.87、临床上相同质量厚度的三种组织对X(g)射线不同的能量吸收差别:①对于60--150 kev低能X射线,骨的吸收比肌肉和脂肪的高得多。
②对于150--250 kev低能X射线,骨的吸收比肌肉和脂肪的高。
③对于钴-60γ射线和2—22 Mv高能X射线,虽然单位质量骨的吸收比肌肉和脂肪的低,但由于骨的密度比肌肉和脂肪都要大,所以单位厚度的骨的吸收仍然比肌肉和脂肪的高。
④对于22--25 MV的高能X射线,骨的吸收比肌肉和脂肪的稍高。
8、在7-100MEV能量范围,由于电子对效应变得重要,使得骨的吸收增大。
X射线机和加速器产生的连续能谱X射线可以近似等效为加速电压三分之一的单能光子束。
9、电离室的工作特性电离室的方向性电离室的饱和性电离室的杆效应电离室的复合效应电离室的极化效应环境因素的影响10、用电离室测量吸收剂量分两步:(1)用电离室测量由电离辐射产生的电离电荷;(2)用空气的平均电离能计算并转换成电离辐射沉积的能量,即吸收剂量。
11、布喇格-格雷(Bragg-Gray)空腔理论假定气腔的直径远小于次级电子的最大射程,则以下三个假定成立:1、X射线光子在空腔中所产生的次级电子的电离可忽略;2、气腔的引入并不影响次级电子的注量和能谱分布;3、气腔周围的邻近介质中,X射线的辐射场是均匀的。
放射物理温习轨道电子结合能的概念和计算方式:把电子从所在的能级转移至不受原子核吸引并处于最低能态时所需的能量叫轨道电子结合能。
核子结合能的概念和计算方式:质子和中子等核子结合成原子核放出的能量叫核子结合能计算水和人体骨组质的有效原子序数计算水和人体骨组质的电子密度计算Co-60源比活度的极限值指型电离室测量照射量的原理:绝大部份次级电子来自于室壁材料,少部份来自中间的空气,周围介质产生的次级电子可忽略指型电离室作为空腔的测量原理:次级电子全数来自于周围介质材料,可忽略来自室壁材料和中间的空气次级电子何谓电子平稳离开某一区域的次级电子所带的能量等于进入这一区域的次级电子所带的能量,就以为这一区域实现了电子平稳如何描述辐射探测器的特性能量响应特性(越平坦越好)、剂量率线性(响应)、积分线性、空间分辨率高X射线与物质彼此作用中能量转递的方式光电效应、康普顿效应、电子对效应用拟合公式表达标称加速电压与PDD20/PDD10之间的关系二者相辅相成,不可偏废对应策略:外照射是多射野分野照射;近距离照射是合理布放射源比较深部X射线、高能X()射线、高能电子束、和重带电粒子的深度剂量特点。
深部X射线高能X射线高能电子束重带电子粒子Dmax点皮肤表面在建成区后皮下必然深度 Bragg Peak适形概念,调强概念适形:是一种医治技术,它能使高剂量区剂量散布形状在三维方向上与靶区形状一致;调强:是一种医治技术,依照必然要求调整射野内遍地的剂量注量率的进程;3DCRT与IMRT的异同点调强更要求靶区表面和靶区内部各点剂量相等多叶准直器叶片的描述方式高度(至少5个半价层)、等中心处宽度、端面形状多叶准直器整野(Cone Beam)调强的方式整野调强、扇形束调强加速器利用束流均整器的目的将符合高斯散布的射野变成符合必然平坦度要求的射野临床形成不规那么射野的方式及其优缺点MLC和铅挡块;MLC易成形,形状粗糙、铅挡块制作复杂,形状精细楔形板的用途及种类改变射野剂量散布形状;种类:利用准直器形成的动态楔形板、一楔合成板(60°)、物理楔形板楔形板楔形因子的测量方式Co60 :必然源皮距,10cmX10cm, d=5cm,别离测量开野和楔形野加速器:必然源皮距,10cmX10cm,d=10cm,别离测量开野和楔形野独立准直器的用途形成偏轴射野(非对称)、动态楔形板医治机剂量处方的规定点(MU/cGy)射野中心轴,10cmX10cm,Dmax/D5/D10我国关于医治机输出剂量的标定条件偏轴射野的剂量处方(MU数、鈷-60时刻)概念在何处射野中心轴上,Dmax处,射野10cmX10cm,SSD加速器取100cm,Co60 SSD有不同阻碍X(γ)射线射野中心轴上PDD、TMP、TPR的因素PDD有SSD、能量、射野大小和形状、深度; TMP、TPR有能量、射野大小和形状、深度,因为距离不变故不受距离平方反比阻碍PDD(TMR)射野面积等效的原理散射线等效原理射野面积等效(2ab/(a+b))与Day氏面积等效的比较射野面积等效粗糙,计算简便,长条形野剂量阻碍大、Day氏面积等效精细计算复杂形成X(γ)射线剂量建区的缘故次级电子有必然射程(Dmax)、(次级电子随深度增加愈来愈少)射线衰减遵循距离平方反比阻碍人体曲面、组织不均匀性等效空气比法的原理与源到靶区距离无关、与散射条件有关高能电子束打算设计时电子束能量和射野大小的选定方式电子束能量=3Xd后缘+2~3MeV;射野约倍靶区最大直径后装放射源的源强度的表示方式① 照射量②吸收剂量。
试题题型●选择题:共20小题,每题1.5分,共30分●名词解释:共6小题,每小题5分,共30分(DRR、PDD、PTV、CT模拟、放射性活度)●简答题:共4小题,每小题10分,共40分复习提纲1.原子的结构特点和描述原子结构的参数。
●核外电子运动状态由主量子数n,轨道角动量量子数l,轨道方向量子数m l,和自旋量子数m s决定。
●主量子数n:取值1,2,3….,对应的壳层分别为K,L,M,N,O,P,Q壳层,每个壳层最多可容纳的电子为2n2,例如K层和L层可以容纳的电子数分别为2和8.(主量子数n是用来描述原子中电子出现几率最大区域离核的远近,或者说它是决定电子层数的。
n相同的电子为一个电子层,电子近乎在同样的空间范围内运动,故称主量子数。
)●根据泡利不相容原理,在原子中不能有两个电子处于同一状态,也就是说,不能有两个电子具有完全相同的四个量子数。
●对每一个n,轨道角动量量子数l可取值:0,1,2,3,…,n-1, 在一个壳层内,具有相同l量子数的电子构成一个次壳层,l=0,1,2,3,4,5,6依次对应次s, p, d, f, g, h, I●次壳最多可容纳2(2l+1)个电子●在多电子原子中,轨道角动量量子数也是决定电子能量高低的因素。
所以,在多电子原子中,主量子数相同、轨道角动量量子数不同的电子,其能量是不相等的,即在同一电子层中的电子还可分为若干不同的能级(energy level)或称为亚层(subshell),当主量子n相同时,轨道角动量量子数l愈大,能量愈高。
●轨道角动量量子数决定原子轨道的形状。
●轨道方向量子数m l:取值范围-l,-l+1,….l-1,l。
●磁量子数m是描述原子轨道或电子云在空间的伸展方向。
m取值受角量子数取值限制,对于给定的l值,m=0,±1,± 2,…,±l,共2l+1个值。
这些取值意味着在角量子数为l的亚层有2l+1个取向,而每一个取向相当于一条“原子轨道”。
●自旋磁量子数m s:对电子可取值为1/2和-1/2●原子中电子除了以极高速度在核外空间运动之外,也还有自旋运动。
电子有两种不同方向的自旋,即顺时针方向和逆时针方向的自旋。
它决定了电子自旋角动量在外磁场方向上的分量。
ms=+或-1/2。
ms= 1/2,表示电子顺着磁场方向取向,用↑表示,说成逆时针自旋;ms=-1/2表示逆着磁场方向取向,用↓表示,说成顺时针自旋。
2.放射性核素的概念和三种放射性衰变的特点、过程、产物。
概念:●放射性衰变:不稳定元素的原子核能自发地释放辐射线(光子或粒子),转变为另外一种元素,这一过程称为放射性衰变。
发出的射线种类有,β,γ射线,还有可能有正电子,质子,中子等其他粒子。
●发生衰变前的核称为母核,衰变后的核称为子核。
衰变过程中释放的能量称为衰变能,它等于衰变前后诸粒子静止能量之差对应的能量。
如果衰变后的子核处于激发态,则激发态与基态能量之差也是衰变能的一部分。
三种放射性衰变的特点、过程、产物:● α衰变原子核自发地放出α粒子(也就是氦的原子核)而变为另一种原子核的过程称为α衰变。
衰变后质量数减4,电荷数减2.Q He Y X A Z AZ ++→--4242 (式中,X 代表衰变前的母核,Y 代表衰变后的子核。
Q 表示衰变能。
)由于衰变能等于母核的静止质量减去子核以及α粒子的静止质量之差所对应的能量,因此,只有母子核静止质量之差大于α粒子静止质量时,才能保证衰变能大于0,衰变才能发生。
● β衰变---原子核自发的放射出电子e-或正电子e+或俘获一个轨道电子的转变过程称为β衰变。
为了区别,发射电子的称为β-衰变,发射出的电子称为β-粒子;1AA Z Z X Y e Q ν-+→+++ 发射正电子的称为β+衰变,发射出的正电子称为β+粒子; 1AA Z Z X Y e Qν+-→+++ 俘获轨道电子的称轨道电子俘获。
1A AZZ X e Y Q ν--+→++式中: v 和 表式中微子和反中微子。
Q 为衰变能。
由于衰变产物为三体,因此,β粒子的能量由0到一个最大值呈钟罩型连续分布。
●γ衰变和内转换α,β衰变后的子核很可能处于激发态,原子核有两种方式退激:γ衰变:以γ射线形式释放能量,跃迁到低的能态或者基态,这种跃迁的过程称γ跃迁。
能量在KeV~MeV内转换:原子核的激发能转换给轨道电子,使电子发射出去。
有时原子核发生γ跃迁时不发射γ光子,而是把多余的能量交给核外绕行的电子(主要是K 层电子),使它脱离原子核的束缚而放射出来,这种现象称为内转换(internal conversion),电子的能量是固定的,近似于γ光子的能量。
γ射线特点:1、光子是从原子核中发射的;2、常常伴随在α、β衰变之后;3、单能;4、γ射线的能量与原子核相关。
3.带电粒子与物质相互作用形式的分类,各种作用方式的过程、特点、描述碰撞能量损失的术语及含义。
●带电粒子与原子核外电子的非弹性碰撞—碰撞损失(电离,激发)当带电粒子从靶物质原子旁经过的时候,入射粒子和轨道电子之间的库伦力使电子受到吸引或排斥,从而获得一部分能量✓电离:如果轨道电子获得足够的能量,就会引起原子发生电离,原子成为正离子,轨道电子成为自由电子。
当原子内壳电子被击出,外壳电子向内壳跃迁放出特征X射线。
如果电离出来的电子具有足够的动能,能进一步使物质电离,则称它们为次级电子或 电子,由次级电子引起的电离称为次级电离。
✓碰撞损失带电粒子与核外电子的非弹性碰撞,导致的电离损失和激发,称为碰撞损失或电离损失。
●带电粒子与原子核的非弹性碰撞——辐射损失✓辐射损失当带电粒子从原子核附近掠过时,在原子核库仑力作用下,运动方向和速度发生改变,带电粒子的一部分动能就变成具有连续能谱的X线辐射出来,这种辐射称为“轫致辐射”。
因电子质量小,与原子核碰撞时运动状态改变显著。
●带电粒子与原子核的弹性碰撞带电粒子与靶物质原子核发生库仑场相互作用时,尽管带电粒子的运动方向和速度发生了改变,但不辐射光子,也不激发原子核,则这种相互作用满足动能和动量守恒定律,属弹性碰撞,也称弹性散射。
带电粒子与原子核发生核反应当一个带电粒子具有足够高的能量(约100MeV),并且与原子核的碰撞距离小于原子核半径时,如果有一个或数个核子被入射粒子击中,它们将离开原子核。
失去核子的原子核处于高能量的激发态,将通过发射所谓的“蒸发粒子”(主要是一些较低能量的核子)和γ射线退激。
表征能量损失的术语•线性碰撞阻止本领:入射带电粒子在靶物质中穿行单位长度路程时电离损失的平均能量(单位:J.m -1、MeV.cm-1)• 线性辐射阻止本领:入射带电粒子在靶物质中穿行单位长度路程时辐射损失的平均能量• 质量碰撞阻止本领:等于线性碰撞阻止本领除以靶物质的密度(单位:J.m 2.kg -1 、MeV.cm 2.g -1)• 质量辐射阻止本领:入射带电粒子在靶物质中穿行单位质量厚度时辐射损失的平均能量✓ 传能线密度(linear energy transfer; LET ):特定能量的带电粒子在靶物质中穿行单位距离时,由能量转移小于某一特定值的历次碰撞所造成的能量损失。
是描述辐射品质的物理量。
✓ 带电粒子与物质相互做用是通过与原子核外电子的多次非弹性碰撞使靶物质电离和激发而损失能量—电离损失✓ 与靶原子核的非弹性碰撞而损失能量--辐射损失✓ 每一次碰撞能量损失很小,因此可用阻止本领及射程描述带电粒子在物质中的行为4. X 射线与物质相互作用形式的分类,各种作用方式的过程、特点、描述各个过程的术语及含义、各种相互作用的相对重要性。
✓ 光电效应:X 射线全部能量转移给原子中的束缚电子,使其从原子中发射出来,光子本身消逝1、光电子发射:能量为hv 的X(γ)光子与物质原子的轨道电子发生相互作用,把全部能量传递给对方,X(γ)光子消失,获得能量的电子挣脱原子束缚成为自由电子(或称光电子);原子的电子轨道出现一个空穴而处于激发态,它将通过发射特征X线或俄歇电子的形式回到基态,这个过程称为光电效应h =E e+B i式中, E e:光电子动能 B i:电子在壳层中束缚能电子在原子中束缚越紧,原子核参与此过程的几率越大,即光电效应的几率越大,因此在K壳层击出光电子的几率最大,约占80%2、特征X射线和俄歇电子发生光电效应时从内壳打出电子,该壳留下空穴使原子处于激发态。
有两种退激过程:➢特征X射线:外壳层电子向内壳层跃迁使原子退激,壳层之间束缚能之差以X射线形式发射➢俄歇电子:原子的激发能交给外层电子使电子发射出来✓康普顿散射:光子与核外电子发生非弹性碰撞,光子的一部分能量转移给电子使它反冲出来,而散射光子的能量和运动方向发生变化1、反应机制当入射X(γ)光子与原子内一个轨道电子发生作用时,光子损失一部分能量,并改变运动方向,电子获得能量而脱离原子,这个过程称为“康普顿效应”2、与光电效应的区别I.光电效应中光子本身消失,能量全部转移给电子。
II.康普顿效应光子把部分能量转移给电子III.光电效应发生在束缚最紧的内壳层电子IV.康普顿效应发在束缚最松的外壳层电子✓电子对效应:光子与靶原子核的库仑场作用光子转化为正负电子对。
1、反应机制当光子从原子核旁经过时,在原子核库仑场作用下,光子转化为一个正电子和一个负电子。
2、特点c2=1.02MeVA.入射光子的能量必须Eγ>2meB. 与光电效应类似,必须有第三者原子核参与,才能维持能量和动量守恒。
由于原子核反冲动能小,可以忽略C. 在电子的库仑场作用下也可产生电子对,由于电子质量小、反冲能量大,入射光子能量必须E γ>4m 0c 2=2.04MeV 。
但发生的概率相对于原子核库伦场发生电子对效应的概率要小得多。
D. 正电子在吸收体中慢化使其动能为零,与电子相互作用产生两个γ射线,此称为“电子对湮灭”湮灭光子的能量和角度分布➢ 能量分布: E γ1+ E γ2= 2m 0c 2 且 E γ1=E γ2= m 0c 2 =0.511MeV➢ 角度分布:湮灭前正负电子的动能和动量为零,因此运动方向相反✓ 相干散射:X(γ)光子具有波粒二象性,即粒子也是电磁波。
当入射电磁波从原子附近经过时,引起轨道电子共振,振荡电子将发射波长相同但方向不同的电磁波,不同轨道电子发射的电磁波具有相干性,故此过程称为相干散射在这个过程中,低能光子(h ν<<m e c 2)与束缚电子弹性碰撞(电子位置不变),原子保持初始状态,光子能量不变,主要沿入射方向发射。
光子能量低,靶原子序数较大时,相干散射占优势。
光子能量高(h ν≥m e c 2),靶原子序数小时,相干散射与康普顿散射相比可以忽略。
✓ 光致核反应:高能光子与原子核作用引起核反应✓ 核共振反应:入射X 射线使原子核处于激发态,退激时放出γ射线在100KeV-30MeV 能量范围。