核武器辐射探测与防护基础课件.ppt

核武器辐射探测与防护基础射线与物质的相互作用一、引 言核武器v战略威慑作用v大国地位象征核武器辐射探测与防护基础课件核材料v铀、钚、氚一、引 言核辐射v粒子、射线v射线、中子核武器辐射探测与防护基础课件一、引 言v无声无味、无色无嗅v组织温度无明显升高射线与物质的相互作用辐射探测、防护的基础v能量高，电离原子 核武器辐射探测与防护基础课件主要内容 射线与物质的相互作用 射线与物质的相互作用 粒子与物质的相互作用 中子与物质的相互作用核武器辐射探测与防护基础课件粒子：氦核，两个正电荷射线：电子或正电子v射线：光子v中 子：不带电核辐射v带电粒子v非带电粒子射线分类核武器辐射探测与防护基础课件二、射线与物质的相互作用射线与物质的作用，可分为：v与核外电子的非弹性碰撞过程v与原子核的非弹性碰撞过程v与原子核的弹性碰撞v与核外电子弹性碰撞两种非弹性碰撞是主要的作用方式核武器辐射探测与防护基础课件2.1 与原子核外电子的非弹性碰撞原子被激发原子核KM 射线与原子的核外电子通过库仑力作用，使电子获得能量 激发二、射线与物质的相互作用核武器辐射探测与防护基础课件2.1 与原子核外电子的非弹性碰撞自由电子原子核KM带正电的离子 射线与原子的核外电子通过库仑力作用，使电子获得能量。

电离二、射线与物质的相互作用核武器辐射探测与防护基础课件2.1 与原子核外电子的非弹性碰撞 射线与核外电子发生非弹性碰撞，以使靶物质原子电离或激发的方式而损失其能量，我们称它为电离损失z 射线电荷数；v 射线速度；N物质单位体积的原子数；Z物质原子的原子序数用高NZ元素，如铅来阻挡射线比较有利二、射线与物质的相互作用核武器辐射探测与防护基础课件2.2 与原子核的非弹性碰撞 当射线与原子核发生非弹性碰撞时，以辐射光子损失其能量，我们称它为辐射损失原子核KM 射线与原子核之间的库仑力作用，使带电粒子的速度和方向发生变化，伴随着发射电磁辐射轫致辐射轫致辐射二、射线与物质的相互作用核武器辐射探测与防护基础课件由轫致辐射引起的能量损失z 射线电荷数； m 射线质量；N物质单位体积的原子数；Z物质原子的原子序数2.2 与原子核的非弹性碰撞二、射线与物质的相互作用核武器辐射探测与防护基础课件辐射损失与电离损失之比综合考虑防护射线采用低Z物质，如铝二、射线与物质的相互作用核武器辐射探测与防护基础课件2.3 射线的吸收和射程 v吸收 射线在经过一定厚度的物质时，电子的数目随着距离的增加而逐步减少，这种现象称为吸收。

v射程 射线从进入物质到完全被吸收沿原入射方向穿过的最大距离，称为该粒子在物质中的射程 射线在物质中所经过的实际路程的长度称作路径二、射线与物质的相互作用核武器辐射探测与防护基础课件 射线的射程比路程小得多2.3 射线的吸收和射程 二、射线与物质的相互作用核武器辐射探测与防护基础课件v电离能量损失v辐射能量损失 粒子其能量损失方式主要是电离能量损失，辐射能量损失可以忽略不计射线质量电荷7320211三、粒子与物质的相互作用核武器辐射探测与防护基础课件 粒子射程约等于其路程 粒子在空气中的射程为几个厘米三、粒子与物质的相互作用核武器辐射探测与防护基础课件射线与物质的相互作用四、射线与物质的相互作用v光电效应v康普顿效应v电子对效应核武器辐射探测与防护基础课件四、射线与物质的相互作用4.1 光电效应(Photoelectric Effect) 射线(光子)与原子中束缚电子作用，把全部能量转移给某个束缚电子，使之发射出去(称为光电子)，而光子本身消失的过程，称为光电效应入射光子原子核光电子核武器辐射探测与防护基础课件四、射线与物质的相互作用4.2 康普顿效应(Compton Effect) 射线(光子)与核外电子的非弹性碰撞过程。

在作用过程中，入射光子的一部分能量转移给电子，使它脱离原子成为反冲电子，而光子受到散射，运动方向和能量都发生变化，称为散射光子入射光子h原子核反冲电子散射光子h核武器辐射探测与防护基础课件四、射线与物质的相互作用4.3 电子对效应(Electron Pair Effect) 能量较高(1.022MeV) 的射线(光子) 从原子核旁经过时，在核库仑场的作用下，入射光子转化为一个正电子和一个电子的过程入射光子原子核正电子电子核武器辐射探测与防护基础课件四、射线与物质的相互作用射线对物质的电离作用：射线第1步 初级作用第2步 次级作用电离效应光电效应康普顿效应电子对效应产生次级电子三种作用效应次级电子使物质原子电离核武器辐射探测与防护基础课件4.3 作用截面射线与物质发生不同的相互作用都具有一定的概率，用截面来表示作用概率的大小四、射线与物质的相互作用v光电效应截面 v康普顿效应截面 v电子对效应截面v采用高Z物质可以有效阻挡射线，例如铅；v采用高Z物质可提高探测效率，例如碘化钠；v总的来说，由于射线不带电、无静止质量，穿透力较强核武器辐射探测与防护基础课件射线与物质的相互作用五、中子与物质的相互作用v弹性碰撞v非弹性碰撞v中子俘获核武器辐射探测与防护基础课件五、中子与物质的相互作用5.1 弹性碰撞出射粒子仍为中子、剩余核仍为原有原子核。

中子与物质中原子核碰撞时把部分能量传给原子核，带有能量的原子核脱离出原子,此原子核称反冲核，而中子本身带着较低能量改变运动方向继续行进，形成散射中子，这种现象称弹性碰撞带电荷的反冲核获得能量后，在其运动途中可引起物质电离和激发核武器辐射探测与防护基础课件五、中子与物质的相互作用5.2 非弹性碰撞入射中子的能量损失不仅使原子核得到反冲，且使原子核处于激发态中子入射到物质原子核内，部分能量传给原子核，使核处于激发态，中子带着剩余的能量从核内飞出，激发态核放出 光子损失能量，原子核回到基态，这种现象称为非弹性碰撞核武器辐射探测与防护基础课件五、中子与物质的相互作用5.3 中子俘获中子俘获包括(n,),(n,f),(n,)(n,p)四种类型反应 中子被物质原子核俘获后，形成稳定或不稳定的新核素，这种现象称中子俘获常被用来生产人工放射性核素 三氟化硼正比管氦-3计数管核武器辐射探测与防护基础课件五、中子与物质的相互作用5.4 中子的危害v弹性碰撞v核反应产生的质子引起物质的电离，人体中有大量的H和N原子，中子对人体电离效应严重，伤害也严重 防护使用含氢物质，如聚乙烯、石蜡、水等核武器辐射探测与防护基础课件辐 射作用过程与束缚电子发生非弹性碰撞1、与核外电子发生非弹性碰撞2、与原子核发生非弹性碰撞1、光电效应2、康普顿效应3、电子对效应中子1、弹性散射2、非弹性散射3、俘获过程六、总 结v射线与物质的作用过程核武器辐射探测与防护基础课件。