輻射粒子穿進(jìn)物質(zhì),與物質(zhì)中的電子相互作用,把自身的能量傳給電子,如果電子由此獲得的能量大于它的結(jié)合能(有效的激發(fā)要求入射輻照粒子的能量高于材料禁帶寬度的3倍),電子就脫離原子核對它的束縛成為自由電子,IC61LV256-12T而原子則變成了帶電離子(也可視為原子獲得了一個(gè)空穴,從而形成電子一空穴對)。這一過程稱為電離輻射效應(yīng)。快中子流、高能電子、傷寸線和X射線等均可引起電離效應(yīng),傷寸線和X射線等光子流更容易引起材料電離,傷寸線的電離效應(yīng)最為顯著。

  帶能量的光子(傷寸線及X射線)同固體相互作用時(shí),電離損傷是主要的損傷機(jī)理。當(dāng)光子入射材料時(shí),依據(jù)光子能量不同,與靶原子可以產(chǎn)生三種相互作用的物理過程:①光電效應(yīng);②康普頓散射效應(yīng);③電子對效應(yīng)。低能光子和物質(zhì)發(fā)生作用主要是通過光電效應(yīng)。入射光子的能量完全被吸收,同時(shí)激發(fā)一個(gè)電子到一個(gè)高能態(tài),就產(chǎn)生了一個(gè)自由的光電子和一個(gè)帶正電的原子核。對于高能光子,康普頓散射占主導(dǎo)地位。在這個(gè)過程中,一個(gè)光子和原子碰撞時(shí),光子把一部分能量傳給目標(biāo)原子的一個(gè)電子,使這個(gè)電子有足夠的能量離開原來的原了。康普頓散射的結(jié)果是產(chǎn)生了一個(gè)低能光子,同時(shí)也產(chǎn)生了一個(gè)自由電子和一個(gè)電離原子核。電子空穴對效應(yīng)通常是對極高能量的光子而占的,在此過程中,入射光子和目標(biāo)原子碰

撞后產(chǎn)生一個(gè)正負(fù)電丫對,正電子和電子有相同的特性(電荷量和大小),不同之處僅在于它帶正電。入射光子在這個(gè)過程中完全被湮沒。

   光子3種效應(yīng)隨物質(zhì)的原子序數(shù)z和光子能量變化的相對重要性如圖3-3所示。圖中實(shí)線為相鄰效應(yīng)的等作用截面線,虛線表示光子與硅(圣l)相互作用的情況�？梢钥闯�,對于硅材料在能量小于5肽eV時(shí),光電效應(yīng)起主要作用,當(dāng)能量大于20McV后,電子對生效應(yīng)起主要作用,在中間的能量范圍,則以康普頓散射效應(yīng)為主. 圖3-3 光子3種效應(yīng)隨原子序數(shù)z和光子能量變化的相對重要性實(shí)驗(yàn)室使用的鈷60峭寸線源釋放的傷寸線的能量有兩種:1.17McV和1.33McV。因此,傷寸線與物質(zhì)的作用主要是康普頓散射,產(chǎn)生康普頓電子。X射線的能量一般比較低,通常為幾kcV到近百kcV,因此,X射線與物質(zhì)的作用主要是光電效應(yīng)。