設計光子放射治療用固態水假體（ solid water phantom ）時，必須調配電子密度（ electron density ）與水接近的配方，其原因在於光子射束與水作用主要發生下列何種反應？

本題觀念：

本題考查放射治療物理學中，光子射束與物質的交互作用機制以及固態水假體（Solid water phantom）的設計原理。在放射治療所使用的兆伏特（Megavoltage, MV）能量範圍內，光子在人體軟組織或水中主要透過特定的物理反應來傳遞能量。因此，為了準確模擬人體組織的劑量吸收，假體材質的物理特性必須根據該主導反應的條件進行調配。

選項分析

• (A) 光電效應：不正確。光電效應主要發生於低能量光子（例如幾十 keV 左右的診斷用 X 光），且其發生機率與介質有效原子序的三次方（$Z^3$）成正比。在百萬伏特（MeV）等級的放射治療射束中，光電效應的貢獻微乎其微。
• (B) 康普吞效應：正確。在放射治療常用的 MeV 能量範圍內（約 1~20 MeV），光子與人體軟組織或水作用的絕對主導反應為康普吞效應。康普吞效應是光子與介質中幾乎自由的外層電子發生彈性碰撞。因為此效應並不依賴原子核的束縛力，其發生機率直接與介質單位體積內的自由電子數量（即電子密度，Electron density）成正比。因此，固態水假體要能重現射束在水中的散射與衰減，首要條件就是具備與水相近的電子密度。
• (C) 成對發生：不正確。成對發生需要光子能量至少達到 1.022 MeV 的低標才能發生，且其發生機率

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