高能量輕荷電粒子與下列何者碰撞時，將有最高之制動輻射產率？

本題觀念：

本題考制動輻射（bremsstrahlung）的產生條件——高能量輕荷電粒子（如電子）與何種對象碰撞時，制動輻射產率（radiation yield）最高。

選項分析

制動輻射的產率取決於：

1. 靶材的原子序（Z）：$Y \propto Z$
2. 碰撞的電磁場強度：核電荷愈大，庫侖場愈強
3. 碰撞類型：與自由電子的碰撞（碰撞阻擋本領）不產生制動輻射

(A) 自由電子 帶電粒子與自由電子碰撞屬於「碰撞損失（collision loss）」，主要轉移動能，不產生制動輻射。制動輻射是粒子在核的庫侖場中加速度改變所致。

(B) 緊束縛電子 緊束縛電子的碰撞類似原子電離的碰撞阻擋本領，仍屬碰撞損失，制動輻射產率較低。

(C) 低原子序核 制動輻射產率 $\propto Z$，低 Z 核的庫侖場弱，制動輻射產率低。

(D) 高原子序核 高 Z 核（如鉛、鎢）的庫侖場最強，電子在其場中減速時的加速度變化最大，制動輻射產率最高：

$Y \approx \frac{ZE}{1400}$（近似公式，$E$ 單位 MeV）

選項D正確。

答案解析

制動輻射（bremsstrahlung）的物理機制：荷電粒子在核的庫侖電場中改變速度（方向或大小），以電磁輻射形式放出能量。核的原子序（Z）

...（解析預覽）...