γ射线与物质相互作用

由于γ射线不带电，它同物质相互作用完全不同于带电粒子，主要区别在：

1.由于γ射线不带电，在物质中的穿透情况不能用“射程”来描述。

2.带电粒子是多次与电子和核碰撞作用逐渐损失能量，光子可以与物质中的原子一次碰撞损失全部或大部分能量。

3.γ射线穿过物质时，其能量不变，强度按指数规律衰减：

其作用方式：

当E_γ< 30MeV时，以光电效应、康普顿效应和电子对效应为主；

当E_γ：100KeV~30MeV时，以相干散射、光致核反应和核共振反应为主，但贡献小于1%。

一、光电效应

γ射线的全部能量转移给束缚电子，使这些电子从原子中激发出来，γ光子本身消失，这种现象叫光电效应，放出的电子叫光电子。

发生光电效应时，从内壳层打出电子，在此壳层就留下空位，并使原子处于激发状态，这种激发状态是不稳定的，退激发过程有两种：特征X射线和俄歇电子。

   入射光子打在原子上，原子吸收了光子的全部能量，其中一部分消耗于光电子脱离原子核的束缚所需要的电离能（电子在原子中的结合能），另一部分作为电子的动能，所释放出来的光电子的能量就是入射光子能量与该光电子所处壳层的结合能之差。

发生光电效应的条件：1.γ光子能量> >电子的结合能；2.要有原子核参加。

二、康普顿效应

γ光子穿过物质时打出一个电子（康普顿电子），而光子则被散射从另一个方向飞出（散射光子）。

三、电子对效应

当γ光子从原子核旁经过时，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，这个过程称为电子对效应。

三、电子对效应
当γ光子从原子核旁经过时，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，这个过程称为电子对效应。

当γ光子穿过物质时，与吸收物质的原子一旦发生光电效应、康普顿效应和电子对效应，原来能量的γ光子就消失或散射后能量改变掉，并偏离原来的入射方向，即从原来的入射γ束中移去。

光子能量和原子序数来表示的三种相互作用占优势的区域当γ光子穿过物质时，与吸收物质的原子一旦发生光电效应、康普顿效应和电子对效应，原来能量的γ光子就消失或散射后能量改变掉，并偏离原来的入射方向，即从原来的入射γ束中移去。

光子能量和原子序数来表示的三种相互作用占优势的区域