113年:放射治療(2)

關於電子質量阻擋本領的敘述,下列何者錯誤?

A在低能量時,電子的碰撞質量阻擋本領大於輻射質量阻擋本領
B電子在高原子序物質中之輻射質量阻擋本領大於電子在低原子序物質中之輻射質量阻擋本領
C0.1 MeV電子的碰撞質量阻擋本領大於1 MeV電子的碰撞質量阻擋本領
D電子在高原子序物質中之碰撞質量阻擋本領大於電子在低原子序物質中之碰撞質量阻擋本領

詳細解析

本題觀念:

本題考查放射物理學中「電子質量阻擋本領」(Electron Mass Stopping Power)的觀念。質量阻擋本領定義為帶電粒子在物質中每單位質量厚度(g/cm2g/cm^2)所損失的動能,主要分為兩種機制:

  1. 碰撞質量阻擋本領(Collision mass stopping power, (S/ρ)col(S/\rho)_{col}:電子透過與物質軌道電子的庫侖交互作用發生「游離與激發」而損失能量。
  2. 輻射質量阻擋本領(Radiative mass stopping power, (S/ρ)rad(S/\rho)_{rad}:電子與原子核交互作用產生「制動輻射」(Bremsstrahlung)而損失能量。

總質量阻擋本領即為兩者之和:(S/ρ)tot=(S/ρ)col+(S/ρ)rad(S/\rho)_{tot} = (S/\rho)_{col} + (S/\rho)_{rad}

選項分析

A. 在低能量時,電子的碰撞質量阻擋本領大於輻射質量阻擋本領 正確。 電子的輻射能量損失與碰撞能量損失的比例,可近似為 (S/ρ)rad(S/ρ)colEZ800\frac{(S/\rho)_{rad}}{(S/\rho)_{col}} \approx \frac{E \cdot Z}{800}(其中 EE 為電子動能,單位 MeV,ZZ 為原子序)。在低能量時(例如小於 1 MeV),此比例數值遠小於 1,這表示電子

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