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鉛為什麽能防輻射?
瀏覽: 發布日期:2019-01-13

鉛為什麽能防輻射?

 

其實任何物質都可以阻擋 核輻射但是區別在於,阻擋能力不同。鐵、磚、混凝土都是常用的輻射屏蔽材料。舉個例子:在醫用診斷用的X射線能量範圍內,24cm厚的實心磚塊的防護效果相當於2mm厚的鉛板。

 

阻擋能力主要決定於2方麵

 

1、一般原子序數越高,輻射阻擋能力就越強。但原子序數越大的元素生成越困難,因此也更稀少,原材料成本非常高。另外很多原子序數很大的元素本身就有放射性,不適合用來做防輻射材料。鉛的原子序數較高,而材料成本不高。

2、密度越高阻擋輻射的能力越強,比如鉛的密度是11.3克/立方厘米,金的密度比鉛大,但是太貴,地球上密度最大物質為金屬鋨,密度值為22.8克/立方厘米,更貴。

某些環境下選擇鉛做為防是輻射阻擋能力和材料成本之間權衡的結果。但鉛不是唯一的選擇:核電站的反應堆外層就用很厚的混凝土。簡而言之就是:任何物質都有一定的防輻射作用,至於鉛做為防輻射材料使用範圍較廣的原因是“是輻射阻擋能力和材料成本之間權衡的結果”。

 

 

為什麽物質的原子序數越高,密度越大阻擋輻射(X射線或γ射線)的效果就越好呢?

 

原因是:輻射(X射線或γ射線)穿過物質會發生多種相互作用,例如:光電效應、康普頓效應、電子對效應。這些效應會造成X射線或γ射線被吸收或者散射,從而起到了阻擋屏蔽的作用。

光電效應:當光子與物質原子的束縛電子作用時,光子把全部能量轉移給某個束縛電子,使之發射出去,而光子本身則消失掉。

康普頓效應:光子與電子發生非彈性碰撞,一部分能量轉移給電子,使它成為反衝電子,而散射光子的能量和運動方向發生變化。

電子對效應:當光子從原子核旁經過時,在原子核的庫倫場作用下,光子轉化為1個正電子和1個負電子。

而光電效應、康普頓效應、電子對效應發生的概率都隨物質的原子序數Z增大而增大。

射線能量一定的情況下,光電效應的發生概率與Z^5成正比;康普頓效應的發生概率大致與Z成正比;電子對效應的發生概率與Z^2成正比。

舉個例子,鉛的原子序數為82,鐵的原子序數為26,對於100kV以下的X射線,1mm鉛板的屏蔽效果等於6mm鐵板的屏蔽效果。