第十五章 原子核和放射性 _r_n 正文、习题、参考文献

第十五章原子核和放射性
教学要求
1. 掌握放射性核的衰变类型、衰变规律、放射性活度及半衰期。

2. 理解原子核的基本性质和射线与物质的相互作用。

3. 了解平均寿命、辐射防护及放射性核素在医学上的应用。

问题：1.了解核医学发展的历史资料
2.何为放射性
3.放射性核素在医学中的应用
原子核物理学是研究原子核的性质、结构和相互转化规律的科学。

它的应用涉及工业、农业、医药等许多领域。

尤其是放射性同位素、医用粒子加速器、磁共振为基础医学的研究，为临床医学的诊断和治疗开辟了新途径，提供了新手段。

本章主要讨论原子核的基本性质，放射性核素的衰变规律，射线与物质的相互作用，电离辐射与防护以及放射性核素的医学应用。

第一节 原子核的基本性质
一、原子核的组成
1.中子-质子模型
卢瑟福(Rutherford)通过α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型。

虽然核的体积只有原子体积的1510分之一，但核中却集中了原子的全部正电荷和几乎全部质量。

原子核带正电荷，数量是氢核正电荷的整数倍，所以就认为氢核是各种核的组分之一而被称为质子。

1932年查德威克通过实验发现核内有一种质量和质子相近但不带电的粒子，后称为中子。

因此原子核由质子(proton)和中子（neutron ）组成，质子和中子统称为核子(nucleon)。

中子不带电，质子带正电，其电量与核外电子所带电量相等，但符号相反，因此，原子整体呈电中性。

不同元素的原子核中的质子数和中子数不同。

质子数称为原子序数，用Z 表示。

中子数用N 表示，质子数和中子数的和称为质量数(mass number) ，用A 表示，
即N Z A +=，原子核（或原子）通常用符号X A Z
表示，其中X 表示核所属元素的符号，例如氦核或氦原子表示为He 4
2。

由于各元素的原子序数Z 是一定的，所以
通常可以不写，如O 18、C 12、Ag 107等。

2．原子核的质量
质子和中子的质量大约是电子质量的1840倍。

原子核的质量常用统一的原子质量单位u 来表示。

国际上以自然界中最丰富碳的同位素C 12
6的原子质量的1/12
为一个质量单位u ，即
227126MeV/c 5931kg 106605661C)(12
1u 1..m =⨯==- 质子和中子的质量相差很小，它们分别是u 0072761p .m =，u 0086651n .m =。

3．核素
质子和中子数相同且能量状态也相同的一类原子核或原子的集合称为一种核素（nuclide ）。

质子数相同而中子数不同的核素称为同位素（isotope ）。

如氢的同位素有H 1，H 2，H 3。

同位是指各核素在元素周期表中处于同一位置，即
相同的原子序数。

同位素的化学性质基本相同，但物理性质却有很大不同。

原子核与原子一样具有分立的能级，原子核可以处在不同的能量状态，在一定条件下，可以产生能级跃迁。

质子数和中子数都相同，但能量状态不同的核素
称为同核异能素（isomer ）。

如处于激发态的核素13154
I m （m 表示处于激发态）和处于基态的核素I 13154。

质子数不同而质量数相同的核素称为同量异位素（isobar ）,如C 14
6和N 147。

中子数相同，而质子数不同的一类核素称为同中子异位素(isotone )。

4.核力
由于核中质子间的距离非常小，它们之间的库仑斥力很大。

因而必然存在一种很强的引力把所有核子结合在极小的空间里，这种力不是电磁力，也不是万有引力，而是一种新生的力，这种核子之间存在的特殊引力称为核力(nuclear force)。

核力使核子结合成原子核。

它是强相互作用力，比电磁力和万有引力大得多。

核力又是短程力，它的作用距离为m 1015-的数量级。

每个核子只跟它相邻近的核子间才有核力作用，且与核子是否带电无关。

5．原子核的半径
原子核接近于球形，所以通常用核半径表示原子核的大小。

核半径是指核力的作用范围或核内电荷分布的范围，而不是几何半径。

实验证明原子核的半径R 与核质量数A 的近似关系可表示为
310A R R = （15-1）
式（15-1）中，R 0为一常数，通常取R 0＝1.2×10-15m 。

如果把原子质量m 近似为原子核的质量N m ，而原子核的体积3π3
4R V =
，那么原子核的平均密度ρ为
≈≈≈--⨯⨯=A A A R m V m ρ3152730N )10π(1.234101.66π34 2.3×1017(kg ﹒m -3) 由上式可见，原子核是高密度物质，各种原子核的密度是大致相同的。

二、原子核的结合能及质量亏损
原子核是由核子组成的，它的质量应等于全部核子质量之和。

但精确计算表
明，原子核的质量比构成这一原子核的核子质量之和要小，两者的差称为质量亏损(mass defect)。

用N m 表示核的质量，p m 表示质子的质量，n m 表示中子的质量，则质量亏损为
Δm ＝[Zm p +(A －Z )m n ]－N m (15-2)
由爱因斯坦的相对论可知，一个系统的质量变化Δm 时对应有能量变化ΔE ＝Δm c 2。

核子结合成原子核时有质量亏损，表明在结合过程中有能量释放。

放出的能量称为原子核的结合能(binding energy)，用ΔE 表示。

222mc c m c m Z A Zm E ∆=--+=∆N n p ])([ (15-3)
结合能愈大，核子结合成原子核时放出的能量就愈多。

1u 的质量相当的能量为，E ＝mc 2＝931.5MeV 。

三、原子核的稳定性
从原子核的结合能大小判定原子核的稳定性并不充分。

核子越多的原子核结合能越大，但并不是越稳定。

原子核的稳定性通常用比结合能来描述，比结合能（specific binding energy ）即每个核子的平均结合能
A
E ∆=ε (15-4) 式15-4中ΔE 和A 分别表示结合能和核子数。

比结合能越大的核越稳定。

01
2
3
456789
10
A 质量数ε 比结合能（M e v /核子）
图15-1给出了不同核素的比结合能与核子数的关系。

图中表明，轻核和重核的比结合能较小，轻核的比结合能还随核子数有周期性变化，当核子数为4的图15-1 比结合能ε与核子数A 的关系
倍数时（如He 4
2、Be 84、12
6C 等）与邻近核相比有较大的比结合能。

中等质量的核，比结合能较大。

当ε较小的原子核变为ε较大的原子核时，有结合能释放出来。

轻核聚变和重核裂变时释放出原子能，都是由于这一原因。

实验表明原子核的稳定性还与核内质子和中子之间的比例有着密切的关系。

对于较轻的核A <20，比结合能随A 的增加而增加。

对于中等质量的核40=A ～100，核子的比结合能最大，几乎是一常数，MeV 68.≈ε。

对于A >120的重核区，比结合能明显开始减小。

由此可知，对于中等质量的核最稳定，说明核力的一种“饱和性”。

另外，原子核的稳定性会随着核内质子数和中子数的增加而出现周期性的变化。

当质子数或中子数为2、8、20、28、50、82、126等数值时特别稳定，这些数被称为幻数。

这是因为当核外电子分布刚好填满一个壳层时，它们彼此结合得就比较紧密，因此核就比较稳定。

而当质子或中子数为幻数时，刚好填满一个壳层，此时，这些核就具有较大的稳定性。

原子核的稳定性还与核内质子和中子的奇偶性有关，偶偶核最稳定，稳定核素最多；其次是奇偶核和偶奇核；奇奇核最不稳定，稳定核素最少。

除上述几种特性外，原子核还具有自旋和磁矩，可用于磁共振成像，这在第十六章会详细介绍。

第二节 原子核的衰变类型
根据原子核的稳定性，可以把核素分为放射性核素和稳定性核素。

自然界中天然存在的核素有300多种，其中280多种是稳定核素(stable nuclide)，60多种是不稳定的放射性核素(radioactive nuclide)，它们会自发地放出某种射线变成另一种核素。

这种现象称为放射性衰变(radioactive decay)，简称核衰变( nuclear decay)。

除天然存在的核素外，通过人工方法又制造了1600多种放射性核素。

放射性是1896年法国物理学家贝可勒尔（H.Becquerel ）发现的，他当时观察到铀（U ）盐发射出的射线能透过不透明的纸，并使其中的照相底片感光。

随后1898年居里夫妇（Pierre Curie and Marie Sklodowska Curie ）发现了放射性更
强的钋（Po ）和镭(Ra)。

之后卢瑟福和他的合作者把已发现的射线分成α（氦核）、β（电子流）和γ（光子流）三种。

根据衰变时放出射线的种类不同，放射性核衰变主要分为三种类型，即α衰变、β衰变和γ衰变。

在衰变过程中遵守质量守恒、电荷守恒、动量守恒和能量守恒定律。

一、α衰变
质量数A>209的放射性核素自发地放射出α粒子而衰变成另外一种核素的过程称为α衰变。

α粒子就是高速运动的氦核He 4
2。

α衰变的一般表示式为
X A Z
Q A Z ++--He Y 4
24
2 （15-5）
通常把衰变前的原子核称为母核，用X A Z
表示，衰变后的原子核称为子核，用Y 42--A
Z 表示。

衰变过程中所释放出的能量称为衰变能，用Q 表示，它在数值上等于α粒子和子核的反冲动能之和，不同核素Q 值不同。

α衰变使母核失去2个与电子电荷量相等的正电荷，形成的子核较母核原子序数减少2，子核在元素周期表中的位置将向前移2位，而质量数较母核减少4。

例如Ra 226
88（镭）的α衰变
表示式为
Ra 22688 Q ++He
Rn 4222286 Ra 226Rn 86
实验表明，大部分核素放出的α粒子能量并不是单一的，而是有几组不同的
分立值。

说明原子核内也存在能级，且能量亦是量子化的。

处于基态的母核发生α衰变时可以直接衰变到子核的基态，也可以先衰变到子核的激发态，放出能量较低的α粒子，处于激发态的子核再向基态跃迁，放出γ射线。

用图表示衰变过程，称为纲图。

图15-2给出Ra 22688（镭）
的α衰变纲图。

衰变过程中放出三种α粒子，同时伴随有γ射线放出。

二、β衰变
β衰变是放射性原子核放出β粒子而衰变成另外一种核的过程，
是核电荷改变而核子数不变的核衰变。

它主要包括+β、-β和电子俘获（electron capture ，EC ）。

1．-β衰变
-β衰变是母核自发地放出一个-β粒子和一个反中微子v ，而衰变成原子序
数加1而质量数不变的子核。

-β粒子即是普通电子e 01-，反中微子v 是中微子v 的反粒子，不带电，静止质量几乎为零。

-β衰变方程式如下：
X A Z Q v A Z +++-+e Y 011 （15-6）
式中X A Z 代表母核，Y 1A Z +子核，e 01-是-β粒子，Q 衰变能。

原子核中并不存在电子，衰变后却放出电子流，这是因为核内的中子转变为质子（留在核内）同时放出一个电子和一个反中微子而形成。

n Q v +++-e p 01
2．+β衰变
+β衰变是母核自发地放出一个+β粒子和一个中微子v ，而衰变成原子序数减1而质量数不变的子核。

+β粒子即是正电子e 01+，v 是中微子，不带电，静止质量几乎为零。

+β衰变方程式如下：
X A
Z Q v A
Z ++++-e Y 011 （15-7）
式中X A Z 代表母核，Y 1A Z -子核，e 01+是+β粒子，Q 衰变能。

原子核中并不存在正电子，衰变后却放出正电子，这是因为核内的质子转变为中子（留在核内）同时放出一个正电子和一个中微子而形成。

p
Q v ++++e n 01
3．电子俘获
原子核俘获了与它最接近的内层电子，使核内的一个质子转变为一个中子，同时放出一个中微子。

电子俘获一般表示式为
e X 01-+A
Z Q v A
Z ++-Y 1 （15-8）
如果母核俘获电子是K 层电子就叫做K 俘获，俘获的电子是L 层的叫做L 俘获。

由于K 层电子最靠近原子核，所以K 俘获最容易发生。

当K 层电子被俘获后，就留下一个空位，外层高能级电子很容易来填充这个空位，产生能级跃迁，能量以标识X 射线形式释放出来，也可能把能量直接传递给同一能级的电子，使它脱离原子核的束缚，成为自由电子，这种现象称为俄歇效应，这些被放出来的电子称为俄歇电子（Auger electron ）。

放射性核素在发生β衰变后，子核可以处于基态或激发态，于是有γ射线产生。

三、γ衰变和内转换
当原子核发生α、β衰变时，通常衰变到子核的激发态，处于激发态的子核 是极不稳定的，它要向低激发态或基态跃迁，同时放出γ光子。

医学上常用放射源Co 60治疗肿瘤，它发生的便是-β衰变和γ衰变。

如图15-3所示。

60Ni
γ衰变过程表示式为
A Z X m
Q A Z ++γX （15-9） A Z X m
处于激发态原子核，X A Z
处于基态原子核，γ光子，Q 衰变能。

处于激发态的原子核还有另外一种释放能量的方式，内转换。

即原子核由激发态向基态跃迁时，并不发射γ射线，而是把全部能量都传递给核外电子，使其脱离原子核的束缚而成为自由电子，这一过程称为内转换(internal conversion)。

释放的电子被称为内转换电子(internal conversion electron)。

内转换过程由于释放电子而在原子的内壳层出现空位，外层电子将会填充这个空位。

因此会同电子俘获一样发射标识X 射线或俄歇电子。

问题：1.了解医学上常用放射源的作用
2.上述放射源治疗病变的机理
3. 讨论上述放射源衰变时都放出哪些粒子和射线
第三节 原子核的衰变规律
一、衰变规律
实验表明，所有放射性原子核在发生衰变时，并不是同时发生，而是有先有后，各自独立。

由于放射性物质的不断衰变，母核的数量会不断减少。

衰变速率都与它们的物理和化学环境有关，所有的衰变都遵守同样的统计性规律。

在t d
时间内发生衰变的原子核数目N d -与当时存在的原子核数目N 和时间间隔t d 成正比，即
t N N d d λ=- （15-10）
式中λ为衰变常数(decay constant) ，表示1个放射性原子核在单位时间内发生衰变的概率，N d -表示t d 时间内原子核的减少量。

对式15-10积分
⎰⎰-=dt N dN λ
C t N +-=λln （15-11）
设0=t 时刻放射性原子核的数目为0N ，代入上式，可得0ln N C =，将C 代入（15-11）可得 t 时刻放射性原子核的数目N 为
t N N λ-=e 0 （15-12）
式15-12表明，放射性原子核的数目，是随时间的增长按指数规律衰减的。

这一规律称为放射性核衰变定律。

二、半衰期
1．半衰期
放射性原子核衰变至其原有核数的一半所需的时间，称为半衰期，用T 表示。

也可称为物理半衰期，相应的衰变常数称为物理衰变常数。

根据15-12式可得
T N N N λ-==e 2
00 整理上式
λλ693
02
ln .T == （15-13）
T 和λ一样，是放射性核素的特征常量，表征原子核衰变的快慢，它与外界因素无关，只决定于放射性核素自身的性质。

式15-12衰变定律亦可用半衰期表示
T /t N N ⎪⎭⎫ ⎝⎛=210 （15-14）
在核医学中，放射性原子核引入人体内时，原子核的数目除按自身的衰变规律减少外，还会由于人体的代谢而不断排出体外，使原子核的数目减少。

因此，生物机体内放射性核素数目的减少比单纯的核衰变要快。

我们将各种由于人体代谢而产生的放射性原子核数目减少一半所需的时间称为生物半衰期
（biological half life ），用b T 表示。

相应的衰变常数称为生物衰变常数（biological decay constant ），用b λ表示，b b 2ln T /=λ。

生物机体内的放射性原子核实际数目减少一半所需的时间，称为有效半衰期（effective half life ）e T 。

对应的衰变常数为有效衰变常数（effective decay constant ）e λ。

则可分别表示为
b e λλλ+=和
b
e 111T T T += （15-15） 根据上式则衰变定律可改写为 t t N N N e b e e 0)(0λλλ-+-== （15-16）
或 e
210T /t N N ⎪⎭⎫ ⎝⎛= （15-17） 例15-1 给患者服用Fe 59
26标记的化合物来检查血液的病理状况。

已知Fe 5926的
半衰期为46.3天，9天后测得人体内放射性原子核数量的相对残留量为79%，求Fe 59
26的生物半衰期。

解：根据式15-17得
%N N T /T /t 792121e 9e 0=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭
⎫ ⎝⎛=
则有效半衰期为 d 27≈e T
由式15-15得 1e b d 015403
461271111-=-=-=..T T T 因此可以求得Fe 59
26的生物半衰期为d 65b =T
2．平均寿命
放射性原子核发生衰变有些早，有些晚，寿命不一样，所以常用平均寿命
（mean life ）τ来表征衰变的快慢，它是指核在衰变前存在时间的平均值。

设0
=t 时有放射性核素为0N 个，t 时刻还有N 个原子核没有发生核衰变，在t ～t+d t 时
间内发生衰变的核的寿命都为t ，则平均寿命为
⎰∝-=00
1dNt N τ d 1
00
⎰∝=t λNt N d 1
000⎰
∝-=t λt e N N t λ )d(-)(10⎰∝--=t λt e t λλλ
通过对上式采用换元法积分得
T T 44.12
ln 1
===λτ （15-18） 即平均寿命是衰变常数的倒数，衰变常量越大，衰变越快，平均寿命也越短。

问题：1. 为何选C 14
作为研究对象
2．活体生物体同死后生物体比较，碳的含量有什么变化
3．推算古生物体年代的理论依据。

三、放射性活度
放射性原子核在单位时间内发生衰变的核数称为该物质的放射性活度，用A 表示
t t A N N t
N A λλλλ--===-=e e d d 00 （15-19） 式中0A 是0=t 时刻的放射性活度。

将T /2ln =λ代入15-19式，可得放射性活度的另一种表示式
T /t A A ⎪⎭⎫ ⎝⎛=210 （15-20）
在SI 单位制中，放射性活度的单位是贝可（Becquerel ，Bq ），1Bq=1次核衰变/秒。

放射性活度的另一单位是居里（Ci ），Bq 1073Ci 110⨯=.。

例15-2 一个放射源在t = 0时的放射性活度为8000Bq ，10分钟后放射性活度为1000Bq ，求：（1）该放射源的衰变常数和半衰期；（2）1分钟后的放射性活度。

解：1）由衰变式 N A λ=，有
0=t 时，800000==N A λBq （1）
10=t min 时，1000)2
1(10
0===T N N A λλBq （2） 将式（1）代入式（2），有 310)21()21(=T （3） 由（3）式解得该放射源的半衰期为 310=
T min = 200s 衰变常数为 31047.32ln -⨯==T
λs -1
2）1分钟后的放射性活度为
6498)2
1(8000)21(200600=⨯==T t A A Bq
问题：1. 核衰变规律
2．放射性活度与半衰期的关系
3．人体中的血液总量
四、放射平衡
自然界中的某些放射性核素并不是发生一次衰变就稳定下来，由于它们的子体仍然具有放射性，因此将发生一系列连续的衰变，直到衰变到稳定的核素为
止，这种衰变现象叫递次衰变。

例如，由镭Ra 226
88衰变到氡Rn 22286，由氡Rn 22286衰
变到Po 222
86，钋还要继续衰变下去。

某一放射性核素由于发生递次衰减而产生一系列放射性核素，这样便形成了一个放射系（或称放射族）。

目前已经发现天然存在的放射系有铀系、钍系和锕系。

把最初开始衰变的核素称为母核核素，衰变
后生成的核素称为子核，子核不稳定，会继续衰减，母核的半衰期一般都很长，有些可与地址年代相比，衰变过程中的任意过程都遵从指数衰变规律。

在递次衰变过程中，当满足一定条件时，各代子核的数量比，会出现与时间无关的现象，称之为放射平衡(radioactive equilibrium)。

1．长期放射性平衡
母核核素的数量决定于自身衰变的快慢，子核除按指数规律衰减外，同时还不断从母核的衰变中获得补充，因此，子核的数量变化不仅与自身的衰变常数有关，还与母核的衰变常数有关。

如果母核的半衰期相当长，子核的半衰期又相当短，以至于母核的放射性活度在某一测量时间内可视为常数。

在这种情况下，子核的数量将逐渐增加，新生成的子核将按照自己的规律进行衰变，由于每秒衰变数与现有核数成正比，随着时间的积累，子核每秒衰变的核数等于从母核衰变而得到补充的核数，子核的核数就不再增加，达到了动态平衡。

此时子核的放射性活度与母核的放射性活度相等，称此现象为长期放射性平衡（long-term radioactive equilibrium ）。

因此长期放射平衡条件是母核半衰期远大于子核半衰期，且时间足够长
21T T >>或21λλ<<，且时间足够长27T t ≥
式中1T 代表母核半衰期，2T 子核半衰期，1λ母核衰变常数，2λ子核衰变常数。

2．暂时放射性平衡
如果母核的半衰期只比子核的半衰期大几倍，在这种情况下，子核将按照母核的衰变常数进行衰减，虽然母核和子核的原子核个数都在不断减小，但经过足够长的时间后，母核和子核的原子核数目之比将保持一个固定的常数，整个衰变系都会达到暂时平衡，这种现象称为暂时放射性平衡（temporarily radioactive equilibrium ）。

此时
1
2112λλλ-=N N ，（1N 平衡时母核数，2N 平衡时子核数） 暂时放射性平衡条件是母核的半衰期并不太长，但比子核的半衰期长得多。

即
21T T >或21λλ<，t 满足 1e )(12<<--t λλ
3．不成放射性平衡
若母核半衰期远小于各代子核，经过一定时间后，母核将几乎全部转变为子核，之后，子核将按自己的方式衰变，这就是不成放射性平衡。

由上述三种分析可知，在任何递次衰变中，不论各代衰变常数之间的关系如何，必有一半衰期最长者，经过足够长的时间，系统将剩下半衰期最长及其后代，它们将按照它们的指数规律衰减。

放射平衡在放射性核素的应用中具有十分重要的意义，半衰期短的核素在核医学中优势更加明显。

许多半衰期短的核素是通过半衰期长的核素衰变而得到的，当子核与母核达到动态平衡时，子核数目最多，设法取出子核，经过一定时间后，子核与母核重新达到放射性平衡，这种通过半衰期长的核素获得半衰期短的核素的发生器称为“母牛”。

一条“母牛”可以在较长时间内供应短半衰期的核素，适合远离同位素生产中心或交通不便的地方开展短寿命核素的应用工作。

第四节射线与物质的相互作用
原子核在衰变过程中放出的各种射线在通过物质时，都要与物质发生相互作用，研究其作用过程可以了解原子核的结构、射线的性质。

另一方面，射线与物质的相互作用以及射线对生物机体的影响，也是用作医学诊断和治疗的重要依据和理论基础。

一、带电粒子与物质的相互作用
1．电离和激发
α、β、质子、电子等带电粒子通过物质时，由于与原子核的核外电子发生非弹性碰撞而将能量传递给电子，电子获得能量后脱离原子核，产生自由电子和正离子，合称为离子对，这一过程称为电离（ionization），也称为初级电离。

若脱离出来的自由电子能量足够大，它又可以使其它原子电离，称为次级电离。

如果电子所获得的能量不足以使其脱离原子，它将从低能级跃迁到高能级，使原子处于激发态，这一过程称为激发（excitation）。

处于激发态的原子会自发地回到基态，此过程称为原子的退激，退激时释放出的能量，可以以光的形式发射出来，这就是受激原子的发光现象。

由于带电粒子的电离作用，它在通过物质的路径上将留下许多离子对，每厘米路径上产生的离子对称为比电离（specific ionization）或电离比值。

它表示带
电粒子电离本领的大小，在生物体内表示对机体的损害程度。

比电离与带电粒子速度的平方成反比。

此外它还与带电粒子的电量和物质密度有关。

带电粒子所带电量越多，它与原子壳层电子的作用力就越大，比电离也越大；物质的密度越大，单位体积的电子数就越多，与带电粒子作用的机会就越多，比电离也就越大。

2．散射
带电粒子通过物质时，由于受到原子核电场的作用而改变运动方向，这种现象称为散射。

如果带电粒子散射前后能量不变，仅改变运动方向，这种散射称为弹性散射。

若带电粒子不仅改变运动方向而且损失一部分能量，则称为非弹性散射。

由于α粒子质量较大，散射不太明显，它的路径基本上是一条直线，而β粒子质量较小，散射较明显，因多次散射不断改变运动方向，所以路径是曲折的。

3．轫致辐射
带电粒子通过物质时，因受到原子核电场的作用，其速度突然减小，损失的能量以电磁波的形式辐射出来，这种辐射称为轫致辐射（bremsstrahlung）。

α粒子和质子在原子核库仑场中得到的加速度要远小于电子得到的加速度，所以它们由轫致辐射产生的能量损失可以忽略不计。

在β射线的安全防护中，必须考虑轫致辐射的影响。

为了阻挡高能电子，一般认为应采用铅等重物质，但由于重物质易产生轫致辐射而发射X射线，所以对β射线的防护应采用复合屏蔽的方法。

4．射程
带电粒子通过物质时，由于不断地与周围原子发生碰撞，其动能将随着前进路程的增加而不断减小，最后因能量消耗殆尽而停留下来，这种现象称为粒子被物质吸收。

由发射到静止，它在物质中所通过的最大距离称为射程（range）。

带电粒子的射程与粒子的动能和吸收体的性质有关，它反映了带电粒子对特定物质的贯穿能力。

α粒子的贯穿本领很弱，在空气中射程仅为几厘米，一张纸或生物组织的表皮足可阻挡，由于α粒子的电离本领特别大，它一旦进入体内，将引发大量的电离而危害机体。

β粒子的速度很高，贯穿本领比α粒子强，一般能量的β粒子在空气中的射程为几米到几十米，但在铝中的射程仅为毫米数量级，所以β粒子很容易被铝所吸收，β射线易被人体表浅组织所吸收而造成危害，因此应注意防护。

二、光子与物质的相互作用。