γ射线与物质的相互作用篇(4)_电子对效应

当γ光子从原子核旁经过时，在原子核的库仑场作用下，γ光子转化为一个正电子和一个负电子，这个过程称为电子对效应。

                           

根据能量守恒定律，入射γ光子的能量Eγ> 1.02MeV时，才能发生电子对效应。满足的关系式如下：

Eγ= Ee++ Ee- +2m0c2

式中Eγ，Ee+，Ee-分别为入射γ光子的能量、正电子动能、负电子动能，m0c2为单个电子的静止能量。

 

由能量守恒定律可知，正负电子的动能范围从0到（Eγ-2m0c2）都是任意分配的。由动量守恒关系，我们也可知，正负电子几乎都是沿着入射光子方向的前向角度发射的，且入射光子能量越大，正负电子的发射方向越是前倾。

 

电子对效应产生的正负电子，在吸收物质中通过电离损失和辐射损失（β射线与物质相互作用）消耗动能。正电子很快被慢化后，将与吸收物质中的电子发生湮没产生一对511KeV的γ光子，γ光子继续与物质发生相互作用。

 

如下图总结了光电效应、康普顿效应、电子对效应的反应截面与吸收物质的原子序数和入射γ光子能量的关系。

 

我们可以得到以下3点：

1，  对于低能γ射线和原子序数高的吸收物质，光电效应占优势。

2，  对于中能γ射线和原子序数低的吸收物质，康普顿效应占优势。

3，  对于高能γ射线和原子序数高的吸收物质，电子对效应占优势。

参考文献：

[1]原子核物理实验方法

[2]粒子探测技术及数据获取