问与答:请问RT教材的一个公式是怎么推导出来的?

热度 14已有 1728 次阅读2011-11-10 17:30

      小序:这是个很粗浅、很基础的问题。我试答如下。如有不当,请强总等专家和读者指正。

     问:统编教材《射线检测》(2007)179页有个公式(7-7),即:

                               K=33.72 P

           请问:这个公式是怎么推导出来的?

     答:K是单位质量的空气带电粒子的初始动能的总和,其实,它非常接近于空气的吸收剂量D空。我认为:用统编教材《射线检测》(2007)179页公式(7-9a)来讨论这个问题更合理些。即:

                            D=33.72 P                      (1)

     式中:P空是照射量,是单位质量空气的同符号带电粒子的电量总和,单位是库伦/千克;D空是空气的吸收剂量,是单位质量空气吸收的射线能量,单位是戈瑞(焦耳/千克)。那么,我们的问题就转移到:射线电离空气,得到1库伦的电量,需要多少能量了。

     空气的组成很复杂,大约75%的氮,23%的氧,1.3%的氩,还有二氧化碳等气体。研究表明:射线每电离一个空气分子,即电离一个氧分子(O2)或氮分子(N2)或其它气体分子,生成一个离子对(即生成一个氧离子和一个电子,或生成一个氮离子和一个电子……),综合平均需要的电离能大约为33.72eV(电子伏特)33.72就是公式(1)的系数(它是个大约值)

      具体推导过程如下:

     设常数b=1.602X10-19(即1.602X10的负19次方)

    (1)一个电子电量e=b.库伦,设1库伦(1C)电量有n个电子(即有n个离子对)n=1C/(b.C)=1/b

    (2)已知生成一个电子(或产生一个离子对)需要的平均电离能ε大约为:33.72eV

     1电子伏特(1eV)和焦耳(J)的关系是:1eV=b.J

      电离一个离子对需要的能量ε=33.72eV=33.72Xb.J

      (3)射线电离空气,达到1库伦电量需要的总电离能

                Ek=εXn33.72Xb.JX(1/b)=33.72J

      计算的结果是:射线电离空气得到1库伦负电或正电(二者平衡),空气吸收射线能量大约为33.72焦耳。


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