114年:放射器材(2)

對大多數的物質而言,在下列那一種光與物質的交互作用下,其質量衰減係數會非常相似?

A光電效應
B康普吞效應
C成對發生
D光核蛻變

詳細解析

本題觀念:

本題探討游離輻射(光子)與物質發生交互作用時,不同作用機制下的**質量衰減係數(Mass attenuation coefficient, μ/ρ\mu/\rho)與物質原子序(ZZ)**之間的關聯性。了解各交互作用的發生機率與 ZZ 的正比關係,是輻射物理學與放射科學的核心基礎。

選項分析

  • A. 光電效應 (Photoelectric effect):錯誤。光電效應的發生機率(截面)與原子序的 3 到 4 次方成正比(τ∝Z3\tau \propto Z^3 或 Z4Z^4),並與光子能量的三次方成反比。因此,高原子序物質(如鉛、骨骼中的鈣)與低原子序物質(如軟組織)在低能量區段的質量衰減係數差異極大,這也是 X 光影像對比度形成的主要原因。
  • B. 康普吞效應 (Compton effect):正確。康普吞效應的作用對象是外層軌道電子(近似為自由電子),其發生機率正比於物質的電子總數(即原子序 ZZ)。當轉換為質量衰減係數時,其值正比於 Z/AZ/A(AA 為質量數)。對自然界絕大多數非氫元素而言,Z/AZ/A 的比值均約落在 0.45∼0.50.45 \sim 0.5 之間(例如碳為 0.5、氧為 0.5、鉛約為 0.4)。因此,不同物質在康普吞效應主導的能量範圍內,其質量衰減係數極為相似,幾乎與原子序無關。
  • **C. 成對發

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