113年:醫物幅安(1)

當電子能量為1~10 MeV,其與介質作用之敘述,下列何者正確?

A碰撞阻擋本領隨介質原子序上升而上升
B碰撞阻擋本領不隨介質原子序變化
C輻射阻擋本領隨介質原子序上升而上升
D輻射阻擋本領不隨介質原子序變化

詳細解析

本題觀念:

本題探討電子在醫療常見能量範圍(1~10 MeV)下,與介質發生交互作用時,其能量損失的機制與介質「原子序(ZZ)」的關係。 帶電粒子(如電子)在介質中的能量損失率稱為「阻擋本領(Stopping power)」。對於電子而言,阻擋本領主要分為兩種:

  1. 碰撞阻擋本領(Collision stopping power):電子與介質原子的軌道電子發生非彈性碰撞,造成游離或激發而損失能量。
  2. 輻射阻擋本領(Radiative stopping power):電子在接近介質原子核時,受庫侖力影響而急遽減速,並以「制動輻射(Bremsstrahlung)」的形式釋放光子能量。

在探討介質原子序的影響時,放射物理學題目通常以「質量阻擋本領(Mass stopping power, S/ρS/\rho)」為比較基準,藉此排除物質密度的變數,直接反映不同原子特性的本質差異。

選項分析

(A) 碰撞阻擋本領隨介質原子序上升而上升 錯誤。質量碰撞阻擋本領 (S/ρ)col(S/\rho)_{col} 的大小與介質每單位質量的電子數(即電子密度)成正比。每克物質的電子數正比於 Z/AZ/AZZ 為原子序,AA 為原子量)。除了氫以外,大部分元素的 Z/AZ/A 值會隨著原子序的增加而逐漸微幅下降(例如水約為 0.55,鉛約為 0.39)。因此,高原子

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