β粒子的輻射防護，其屏蔽最佳設計方式與理由為何？

本題觀念：

β粒子（電子）的輻射防護需要兩層屏蔽設計：第一層吸收β粒子本身，第二層屏蔽β粒子被減速時產生的制動輻射（bremsstrahlung）。選用材料的原子序（Z值）直接決定制動輻射的產生量，因此材料的排列順序至關重要。

選項分析

(A) 先用高原子序吸收β粒子，再用高原子序屏蔽制動輻射 — 錯誤。高原子序材料（如鉛）能有效屏蔽光子，但β粒子在高Z材料中減速時會產生大量制動輻射（X射線），比在低Z材料中多出許多倍，使整體劑量更高。

(B) 先用高原子序吸收β粒子，再用低原子序屏蔽制動輻射 — 錯誤。第一層用高Z材料會製造大量制動輻射；第二層改用低Z材料無法有效屏蔽已產生的高能X射線。設計顛倒且雙重錯誤。

(C) 先用低原子序吸收β粒子，再用低原子序屏蔽制動輻射 — 部分正確但不完整。第一層用低Z（如壓克力、塑膠）確實正確，可以最低的制動輻射代價吸收β粒子；但第二層仍用低Z材料，無法有效衰減低Z材料產生的殘餘制動輻射（X射線），屏蔽效果不足。

(D) 先用低原子序吸收β粒子，再用高原子序屏蔽制動輻射 — 正確。此為標準的兩層β粒子屏蔽設計：

• 第一層低Z材料（壓克力、塑膠、鋁等）：將β粒子完全吸收，且低Z材料產生的制動輻射量最少。
• 第二層高Z材料（鉛等）：有效屏蔽第一層產生的少量制動

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