107年:放射器材(2)

重帶電粒子與物質的作用,可能包括那些? ①重帶電粒子以直線前進 ②重帶電粒子被大角度散射 ③產生Bragg-peak ④產生互毀作用( annihilation reaction )

A①③
B①②④
C②③
D①③④

詳細解析

本題觀念:

本題考重帶電粒子(heavy charged particles,如質子 proton、α粒子 alpha particle)與物質交互作用的物理特性,包括運動軌跡、散射行為、Bragg peak,以及互毀作用(annihilation reaction)是否適用。

選項分析

①重帶電粒子以直線前進 ✅ 正確。重帶電粒子(如 α 粒子、質子)質量遠大於電子,在穿越物質時主要透過與軌道電子發生庫侖交互作用而損失能量(電離與激發)。由於粒子質量遠大於電子,每次碰撞的偏轉角度極小,因此軌跡近乎直線(well-defined, nearly linear track)。

②重帶電粒子被大角度散射 ❌ 不正確(對重帶電粒子而言)。大角度散射(large-angle scattering)是 Rutherford 散射實驗中 α 粒子打到金箔原子核的歷史現象,但在實際放射物理中,重帶電粒子在組織中行進時因質量大而不易被大角度偏折。大角度偏折(> 90°)屬於電子(輕帶電粒子)的特性。重帶電粒子的散射(multiple Coulomb scattering)角度非常小,通常可忽略不計。

③產生 Bragg peak ✅ 正確。重帶電粒子在物質中的線性能量轉移(linear energy transfer, LET)符合 Bethe-Bl

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