2.康普顿效应 入射的￥光子与物质原子的核外电子发生非弹 碰撞，一部分能量转移给电子，使它脱离原子成为反 冲电子，而散射光子的能量和运动方向发生变化，这 过程称为康普顿效应.图2-2-2为康普顿效应的示 电子 意图。 无 e 反冲电子e 根据相对论的能量和动量守恒关系 可以求出散 射光子的能量E,·和康普顿反冲电子的能量E。为 图2-22康普顿效应示意图 Er=1+a(1-cos0) (2-2-2) Ee=Er-Er (2-2-3) 式中α=E,/m,c2是入射y光子的能量和静止电子所对应的能量之比。散射角0和反冲角 有如下关系： cigo=(1+a)g (2-2-4) 由以上公式可以看出，当0=0时，(E,)=E,E。=0,即不发生散射：当9=1800 时(，。(加“。r·所以。当入射能子，康效 E 2a 应中的反冲电子的能最是从0到，十2.5，连线分布的。 与光电效应不同，康普顿效应一般发生在外层电子上，￥射线与物质相互作用产生康 普顿效应的几率与物质的原子序数成正比，且随￥射线能量的增加而减少，但下降速度比 光电效应来得慢。 3.电子对效应 旁边经过时 在原子核的库仑场作用下，￥光子转化为一个正电子 和一 称为电子对效应。如图2 2-3所示. 正伤 想据能量守恒定律，贝有当入射y光子的能量 大于2mec2(1.022Me)时才能发生电子对效应，入射 入射光子 】电子对 ￥光子的能量除了一部分转变为正负电子对的静质 e 量(1.022Me)外，其余就作为它们的动能。 ￥射线的能量越大，产生正负电子对的几率也越 图2-2-3原子核库仑场中的电子 对效应示意图 大 电子对效应产生的一对正负电子，它们在吸收物质中将逐渐损失能量，负电子最终停 止在物质中成为自电电子，正电子寿命很短，它慢化后将湮灭， 4 2. 康普顿效应 入射的γ光子与物质原子的核外电子发生非弹性 碰撞，一部分能量转移给电子，使它脱离原子成为反 冲电子，而散射光子的能量和运动方向发生变化，这 一过程称为康普顿效应．图2-2-2为康普顿效应的示 意图。 根据相对论的能量和动量守恒关系，可以求出散 射光子的能量 Er′ 和康普顿反冲电子的能量 Ee 为 E E r r ′ = 1 1 + − α θ ( cos ) (2-2-2) E EE e = r − r′ (2-2-3) 式中α = E mc r e 2 是入射γ光子的能量和静止电子所对应的能量之比。散射角θ和反冲角 φ有如下关系： ctg tg φ α θ = + ( ) 1 2 (2-2-4) 由以上公式可以看出，当θ＝0时，( ) Eγ γ ′ max = E ， Ee = 0 ，即不发生散射；当θ＝180o 时，( ) E min E a r r ′ = 1 2 + ，( ) E max a a e r = E + 2 1 2 。所以，当入射单能γ光子时，康普顿效 应中的反冲电子的能量是从0到 2 1 2 a a Er + 连续分布的。 与光电效应不同，康普顿效应一般发生在外层电子上，γ射线与物质相互作用产生康 普顿效应的几率与物质的原子序数成正比，且随γ射线能量的增加而减少，但下降速度比 光电效应来得慢。 3. 电子对效应 当γ光子从原子核旁边经过时，在原子核的库仑场作用下，γ光子转化为一个正电子 和一个负电子，这种过程称为电子对效应。如图2- 2-3所示。 根据能量守恒定律，只有当入射γ光子的能量 大于2mec2(1.022MeV)时才能发生电子对效应，入射 γ光子的能量除了一部分转变为正负电子对的静质 量(1.022MeV)外，其余就作为它们的动能。一般， γ射线的能量越大，产生正负电子对的几率也越 大。 电子对效应产生的一对正负电子，它们在吸收物质中将逐渐损失能量，负电子最终停 止在物质中成为自电电子，正电子寿命很短，它慢化后将湮灭。 hν 入射 光子 散射 hν ’ θ 反冲电子e 电子 e φ 核 图 2-2-2 康普顿效应示意图 hν 入射光子 +e 核 -e 正负 电子对 图 2-2-3 原子核库仑场中的电子 对效应示意图