113年:醫物幅安(2)

使用能量為100 keV之光子撞擊鎢原子,不可能產生多少 keV之特性輻射?(K層、L層、M層電子束縛能分別為69、11、2 keV)

A89
B67
C58
D9

詳細解析

本題觀念:

本題考查的是**特性輻射(Characteristic radiation)**的產生機制與能量計算。 當具有足夠能量的入射游離輻射(如本題中的 100 keV 光子)撞擊靶原子(如鎢原子)時,若入射能量大於靶原子內層電子的束縛能,便可將該內層電子擊出,使原子處於激發態(產生電洞)。此時,外層電子會躍遷至內層填補電洞,過程中兩電子層之間的「束縛能能量差」便會以 X 光光子的形式釋放出來,此即為特性輻射。

特性輻射的能量公式為: 特性輻射能量 = 內層電子束縛能 - 外層電子束縛能

由於每一種元素的原子能階皆為固定且特有的,因此釋放出的 X 光能量也是離散的特定值。且特性輻射的最大能量,絕對不可能超過該原子最內層(K層)的束縛能本身。

選項分析

已知鎢原子的各層束縛能為:K 層 = 69 keV、L 層 = 11 keV、M 層 = 2 keV。 入射光子能量為 100 keV,大於 K 層的 69 keV,因此足以游離 K、L、M 等任一層的電子。我們來計算各電子層躍遷時產生的特性輻射能量:

  • (B) 67:當 K 層電子被擊出,由 M 層電子躍遷至 K 層填補空缺時(即 KβK_\beta 射線)。 計算:69 keV2 keV=67 keV69 \text{ keV} - 2 \text{ keV} = 67 \text{ keV}。此數值為可能的特性

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