113年:醫物幅安(2)

電子與物質作用產生制動輻射(bremsstrahlung)所造成的阻擋本領,為下列何者?

A質量輻射阻擋本領(mass radiative stopping power)
B限制阻擋本領(restricted stopping power)
C質量碰撞阻擋本領(mass collision stopping power)
D相對阻擋本領(relative stopping power)

詳細解析

本題觀念:

游離輻射與物質作用時,帶電粒子在穿越介質時會將動能轉移給介質而逐漸減速,單位路徑長度下的能量損失速率稱為「阻擋本領」(Stopping power, S=dE/dxS = -dE/dx)。對於電子與正子這類輕荷電粒子,其能量損失的機制主要分為兩種:

  1. 碰撞損失(Collision loss):電子與介質原子的軌道電子發生非彈性碰撞,造成原子的「游離(Ionization)」與「激發(Excitation)」。
  2. 輻射損失(Radiative loss):電子受到原子核的強大庫侖力場吸引而發生偏折與減速,多餘的動能會以電磁波(X-ray)的形式釋放,產生「制動輻射(Bremsstrahlung)」。

將阻擋本領除以介質的密度(ρ\rho),即可得到「質量阻擋本領(Mass stopping power, S/ρS/\rho)」,單位通常為 MeVcm2/gMeV \cdot cm^2/g。使用質量阻擋本領可以消除不同物質物理狀態(密度)的影響,方便比較不同材質的衰減特性。

選項分析

  • (A) 質量輻射阻擋本領(mass radiative stopping power):正確。此參數專門描述輕帶電粒子(如電子、正子)與原子核作用,因減速而產生制動輻射(Bremsstrahlung)所造成的能量損失率(再除以密度)。完全符合題幹的定義。

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