射线的定义及相关说明

      小序：2007年第9期《无损检测》杂志刊登了我的〈射线的定义及相关说明〉。由于我方人员的失误，刊登的是几年前写的、有错误的稿件。《无损检测》编辑部曾想刊登个声明，我认为“反正是争呜文章，不必了”。现在利用远东网，将那篇该登而未登的文章，重新发表，发表前笔者又做了一些修改。

      “射线”在数学上有明确的定义：“将线段向一个方向无限延长，就形成了射线。射线是有一个端点的直线。”然而，作为物理名词(检测术语)的“射线”，和“超声波”不同，给它下个定义，以适合X、γ、α、β、中子等各种射线是困难的，因为在目前的物理学书籍和相关标准中，还找不到明确依据。本文是笔者尝试给检测术语“射线”下个定义，并做了相关说明。如有不当，敬请指正。

1射线的定义

      射线是天然物质或人工装置中放射出来的、可以使物质电离的微观粒子流。对于光子流组成的x和γ射线，光子的波长应限制在不大于10埃。人们习惯上把射线称为“电离辐射”。

2相关说明

(1)微观粒子

      物理学界正在淘汰“基本粒子”这一概念，而用“粒子”或“微观粒子”。笔者未从物理学上查到关于“微观粒子”定义式的叙述；只好以自己的认识，作出说明：在物理结构上小于原子的粒子，可称为微观粒子。核衰变和核反应会放射出微观粒子。微观粒子(以下简称粒子)，也可以简单理解为原子可以放出的粒子。

(2)射线的本质是粒子流

      大批粒子定向流动，叫粒子流。α射线是α粒子流；质子射线是质子流；中子射线是中子流；β射线、阴极射线和电子射线，都是电子流(因产生方式不同，而有不同名称)；+β射线是正电子流；Χ和γ射线是波长不大于10埃的光子流；宇宙射线是来自地球外各种粒子的统称(当然也包括来自地球外、波长极短的电磁波)。

(3)射线粒子是有动能的自由粒子

      我们应用的射线均是从人工装置(射线源)放射出来的，“射源是射线的一个端点”，类似子弹从枪膛中射出，有放射方向(不受其它力干扰时，宏观上直线传播)，有一定速度，即有一定动能，在介质中有一定射程。它们是脱离了射源原子束缚、逸出射源表面、可以在空间飞行的自由粒子。它们是微观粒子，但它们的移动距离(射程)，却是宏观的，通常大于mm级。

(4)“可以使物质电离”是射线的共有特征

      不论是带正电的射线(α射线或质子射线)，还是带负电的射线(β射线或电子射线)，它们的粒子与物质核外电子存在库伦引力或斥力，不需要直接“机械式”碰撞，，就可以将某个壳层电子逐出原子，使物质电离。

      X和γ射线虽然不带电，但如上所述，物质原子的壳层电子可吸收光子能量，如果被吸收的光子能量大于某壳层电子与核的结合能，该电子则会被电离。X和γ射线是高能光子流，对物质有一定的电离作用。

      中子不能直接使物质电离，但它与物质作用的“次级效应”则可使物质电离，称为“间接电离”。中子不能直接使物质直接电离的原因是：中子不带电，所以它既不受原子电场的作用，也不会和核外电子有库伦力的作用；电子可以吸收没有静止质量的光子，但不能吸收静质量比它大一千八百多倍的中子。这样，中子与壳层电子的作用只有一种可能，那就是机械碰撞了。对中子和电子来说，原子是比它们大万亿倍的空间，碰撞的可能性几乎为零，所以认为中子不能直接引起物质电离。中子间接使物质电离的原因：正因为上述原因，中子在物质原子中前进也就没有什么阻力，使用动能很小的热中子，它们也有机会逼近物质的原子核，进入短程核力范围，被俘获，引起核反应，从而使物质新核放出α射线或质子射线，或伴随放出γ射线。这些新产生的高能射线，当然会使物质电离。总之，尽管中子射线不能直接使物质电离，但由于它的次级效应，和物质作用的结果还是使物质产生了电离。

(5)限制光子波长的理由

      限制光子波长不大于10埃，等于限制其能量不小于1.24KeV，电离作用因能量高而增大。如前所述，电磁波是光子流，但电磁波不只包括X和γ射线，还包括没有电离作用的可见光等，因此提出了限制光子波长。这一要求大体上与《美国无损检测手册》图1一3相符。

                梁金昆  2006年10月20日，2010年11月5日改写