113年:醫物幅安(1)

關於康普吞散射的敘述,下列何者錯誤?

A康普吞散射最可能發生於外層軌道電子
B當光子能量由1 MeV增加至2 MeV時,康普吞散射發生機率會減少
C當作用物質的原子序增加,康普吞散射會成比例增加
D當作用物質的電子密度增加,康普吞散射會成比例增加

詳細解析

本題觀念:

本題探討光子與物質交互作用中的**康普吞散射(Compton scattering)**的物理特性。這是在醫學影像與放射科學中非常核心的觀念,考生必須清楚掌握其發生機率與光子能量、物質原子序(Z)及電子密度的關係,並能將其與光電效應(Photoelectric effect)做出明確的區分。

選項分析

  • A. 康普吞散射最可能發生於外層軌道電子正確。康普吞散射是入射光子與原子中束縛力較弱的**外層軌道電子(自由電子)**發生的非彈性碰撞。入射光子將部分能量轉移給電子(產生康普吞電子)後,自身改變行進方向並以較低能量的散射光子射出。相較之下,光電效應主要發生於內層軌道電子(如 K 層)。
  • B. 當光子能量由 1 MeV 增加至 2 MeV 時,康普吞散射發生機率會減少正確。根據克萊因-仁科公式(Klein-Nishina formula),康普吞散射的發生機率在診斷與治療的能量範圍內,大約與光子能量(EE)成反比(1/E\propto 1/E)。因此,當光子能量從 1 MeV 增加至 2 MeV 時,其總發生機率是逐漸下降的。
  • C. 當作用物質的原子序增加,康普吞散射會成比例增加錯誤。在巨觀的射束衰減上(即質量衰減係數 mass attenuation coefficient),康普吞散射的

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