關於β粒子屏蔽的設計，下列敘述何者最正確？
詳細解析
本題觀念
β 粒子是高速電子或正電子，屏蔽設計的關鍵不是只找密度最高的材料，而是先控制 β 粒子減速時產生的制動輻射。高原子序材料雖然對光子衰減有利，卻會讓 β 粒子在減速過程中產生較多制動輻射；低原子序材料則可先讓 β 粒子以較少制動輻射的方式損失能量，外層再用高原子序材料吸收已產生的制動輻射。因此常見配置是內層低原子序、外層高原子序。至於射程與碰撞克馬的關係，必須把兩者的物理定義分開，不能直接套用正比或反比。
選項分析
A：射程與碰撞克馬成正比；錯誤。 β 粒子的射程是帶電粒子在介質中逐步損失能量，直到停止前所走過的距離或等效厚度，主要受初始能量、介質密度與總停止力影響。碰撞克馬是未帶電輻射把能量轉移給帶電粒子的能量轉移量，以單位重量表示的劑量學量；它不是描述 β 粒子從起點走到停止點的距離。兩者可能都與材料及能量有關，但沒有本項所宣稱的直接正比定律。
B：射程與碰撞克馬成反比；錯誤。 反比同樣不成立。射程不能由單一碰撞克馬數值決定，而要由帶電粒子能量損失與停止力的關係計算；在連續減速近似下，可用初始能量到剩餘能量的停止力積分估計射程。碰撞克馬描述的是能量轉移，不是粒子行進距離。若改變介質，密度、組成與碰撞及輻射停止力都會一起改變，更不可能只用固定反比關係判斷。
C：屏蔽常採用內層低原子序與外層高原子序的組合；正確。 內層可使用塑膠、壓克力或其他低原子序材料，先讓 β 粒子在較低制動輻射產率的條件下停止或大幅減速。β 粒子減速過程若產生制動輻射，外層高原子序材料再利用較佳的光電效應與康普頓散射衰減能力吸收這些光子。這種「低原子序在內、高原子序在外」的次序，可避免把高原子序材料直接放在 β 粒子最先撞擊的位置，降低外逸制動輻射，是常見且合理的雙層屏蔽設計。
D：屏蔽常採用內層高原子序與外層低原子序的組合；錯誤。 若高原子序材料緊鄰 β 粒子源，β 粒子在其中減速時容易增加制動輻射；外層再放低原子序材料，對已形成的高能光子通常不是最有效的收尾屏蔽配置。這不代表高原子序材料完全不能用於 β 屏蔽，而是其位置應配合制動輻射的產生與吸收來安排。把層次倒置，正好違反先用低原子序材料降低制動輻射、再以高原子序材料處理光子的原則。
答案解析
本題答案為 C。β 粒子屏蔽要同時處理電子本身與減速時產生的制動輻射：低原子序內層先停止 β 粒子，高原子序外層再吸收制動輻射，所以 C 是最正確的設計敘述。A、B 把射程與碰撞克馬硬套成正比或反比；射程應由能量損失與停止力決定。D 將材料順序顛倒，會增加制動輻射外逸的風險。
核心知識點
- β 粒子屏蔽的第一個原則是先用低原子序材料減速，減少制動輻射產生。
- 若有制動輻射形成，再以外層高原子序材料吸收；屏蔽是有順序的雙層設計。
- 帶電粒子射程由初始能量、介質密度與停止力決定，不等同於碰撞克馬。
- 碰撞克馬是能量轉移的劑量學概念，不能單獨用來宣稱 β 射程的正比或反比。
- 實際屏蔽仍須考慮 β 能譜、源強、幾何、散射、制動輻射能譜與外層光子屏蔽厚度。