辐射粒子穿进物质,与物质中的电子相互作用,把自身的能量传给电子,如果电子由此获得的能量大于它的结合能(有效的激发要求入射辐照粒子的能量高于材料禁带宽度的3倍),电子就脱离原子核对它的束缚成为自由电子,IC61LV256-12T而原子则变成了带电离子(也可视为原子获得了一个空穴,从而形成电子一空穴对)。这一过程称为电离辐射效应。快中子流、高能电子、伤寸线和X射线等均可引起电离效应,伤寸线和X射线等光子流更容易引起材料电离,伤寸线的电离效应最为显著。

  带能量的光子(伤寸线及X射线)同固体相互作用时,电离损伤是主要的损伤机理。当光子入射材料时,依据光子能量不同,与靶原子可以产生三种相互作用的物理过程:①光电效应;②康普顿散射效应;③电子对效应。低能光子和物质发生作用主要是通过光电效应。入射光子的能量完全被吸收,同时激发一个电子到一个高能态,就产生了一个自由的光电子和一个带正电的原子核。对于高能光子,康普顿散射占主导地位。在这个过程中,一个光子和原子碰撞时,光子把一部分能量传给目标原子的一个电子,使这个电子有足够的能量离开原来的原了。康普顿散射的结果是产生了一个低能光子,同时也产生了一个自由电子和一个电离原子核。电子空穴对效应通常是对极高能量的光子而占的,在此过程中,入射光子和目标原子碰

撞后产生一个正负电丫对,正电子和电子有相同的特性(电荷量和大小),不同之处仅在于它带正电。入射光子在这个过程中完全被湮没。

   光子3种效应随物质的原子序数z和光子能量变化的相对重要性如图3-3所示。图中实线为相邻效应的等作用截面线,虚线表示光子与硅(圣l)相互作用的情况。可以看出,对于硅材料在能量小于5肽eV时,光电效应起主要作用,当能量大于20McV后,电子对生效应起主要作用,在中间的能量范围,则以康普顿散射效应为主. 图3-3 光子3种效应随原子序数z和光子能量变化的相对重要性实验室使用的钴60峭寸线源释放的伤寸线的能量有两种:1.17McV和1.33McV。因此,伤寸线与物质的作用主要是康普顿散射,产生康普顿电子。X射线的能量一般比较低,通常为几kcV到近百kcV,因此,X射线与物质的作用主要是光电效应。