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康普頓效應(yīng)，康普頓效應(yīng)的應(yīng)用？

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康普頓效應(yīng)，康普頓效應(yīng)的應(yīng)用？


其實(shí)康普頓效應(yīng)的問(wèn)題并不復(fù)雜，但是又很多的朋友都不太了解康普頓效應(yīng)的應(yīng)用，因此呢，今天小編就來(lái)為大家分享康普頓效應(yīng)的一些知識(shí)，希望可以幫助到大家，下面我們一起來(lái)看看這個(gè)問(wèn)題的分析吧！
康普頓效應(yīng)是指？入射γ光子與原子中電子之間的彈性撞碰，碰撞后光子損失能量，改變其運(yùn)動(dòng)方向，而電子獲得能量從原子中飛出去，這種現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)，又稱為康普頓散射 。從原子中飛出去的電子稱為康普頓電子 。在康普頓效應(yīng)中，入射γ光子并不消失 ， 在束縛電子上，在自由電子上都可以發(fā)生 。正因?yàn)檫@樣，康普頓效應(yīng)在大多數(shù)情況下，在原子的外層電子上發(fā)生 。
散射光子Pγ和康普頓電子Pe的能量關(guān)系如圖1-2-4所示 。
得到反沖電子的動(dòng)能Ee：
根據(jù)式（1-2-7）和式（1-2-8）看出 ， 散射光子和反沖核的能量均與散射角有關(guān) 。
當(dāng)θ＝0時(shí)，光子從電子旁邊掠過(guò)而未受到散射，此時(shí)能量沒(méi)有損失，即v＝v0，在這種情況下反沖電子動(dòng)能Ee＝0 。
當(dāng)θ＝180°時(shí) ， 入射光子被反散射回來(lái) 。這時(shí)入射光子正好與電子正碰，因而散射光子的能量損失最?。渲滴?
當(dāng)入射光子的能量hv0 ＞＞ 0.51MeV時(shí)，向后散射的γ光子的能量大約為0.25MeV 。在θ＝180°時(shí)，反沖電子獲得的動(dòng)能為最大，其值為：
康普頓效應(yīng)發(fā)生在γ光子和原子中“自由電子”之間，康普頓散射截面實(shí)際上是原子中電子散射截面 。整個(gè)原子的康普頓散射截面бc是原子中各個(gè)電子的康普頓散射截面的線性疊加，即бc＝Zбc,e 。
當(dāng)入射γ光子能量很低時(shí)（hv0≈m0c2），康普頓效應(yīng)的原子散射截面為：
式中　γ0——經(jīng)典電子半徑，2.8×10-13cm 。
此時(shí)，бc僅與Ζ成正比，與γ光子能量無(wú)關(guān) 。
當(dāng)入射γ光子能量較高時(shí)（hv0 ＞＞ m0c2）：
此時(shí)，бc與Z成正比，與γ光子能量近似成反比 。
γ光子在通過(guò)單位距離物質(zhì)時(shí) ， 其強(qiáng)度會(huì)變?nèi)酰ǔＳ每灯疹D減弱系數(shù)μe表示 。μc與吸收體的原子序數(shù)Ζ和單位體積內(nèi)的原子數(shù)成正比 ， 即與吸收體內(nèi)單位體積的電子數(shù)成正比，其公式為：
式中　бc?e——每個(gè)電子的康普頓散射截面；ρ——介質(zhì)密度；A——原子量；NA——阿佛加德羅常數(shù)，6.022045×1023 。
當(dāng)γ光子的能量hv0在0.25～2.5MeV范圍內(nèi) ， бc?e可視為常數(shù)，而ZNAρ/ A是吸收介質(zhì)單位體積中的電子數(shù)（電子密度），在一定條件下Z / A也可視為常數(shù) ， 故利用康普頓效應(yīng)可測(cè)定介質(zhì)的密度ρ 。
五、電子對(duì)效應(yīng)當(dāng)γ光子從原子核旁邊經(jīng)過(guò)時(shí)，在原子核的庫(kù)侖場(chǎng)作用下，γ光子轉(zhuǎn)化為一個(gè)正電子e＋和一個(gè)負(fù)電子e- ， 這種過(guò)程稱為電子對(duì)效應(yīng) 。產(chǎn)生電子對(duì)效應(yīng)有兩個(gè)條件，一是必須有原子核參加；二是γ光子的能量hv 。必須大于1.02MeV 。入射光子的能量除一部分轉(zhuǎn)變?yōu)檎?fù)電子對(duì)的靜止能量（1.02MeV）外，其余的就作為它們的動(dòng)能 。關(guān)系式為：
電子對(duì)效應(yīng)的截面бP與吸收物質(zhì)原子序數(shù)Z和入射光子能量有關(guān) 。在入射光子能量大于1.02MeV的任何范圍內(nèi)，бP與Z2 成正比 。
γ光子通過(guò)單位距離的吸收介質(zhì)時(shí)，因形成電子對(duì)效應(yīng) ， 而導(dǎo)致γ射線強(qiáng)度減弱，用減弱系數(shù)μP表示，有經(jīng)驗(yàn)公式：
由式（1-2-15）看出，當(dāng)入射γ光子的能量hv0 ＜ 1.02MeV ， μP為負(fù)值，即根本不可能形成電子對(duì) 。而當(dāng)hv0 ＞ 1.02MeV時(shí)，μP隨著hv0的增加而直線上升 ， μP與原子序數(shù)Z2成正比關(guān)系 。重核因原子序數(shù)Z大，所以在重核附近形成電子對(duì)效應(yīng)的幾率比在輕核附近大得多 。

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