再访广岛

【德】麦考·帕默  著

郎伦友  译

第二章  第六节

2.6 与放射性和原子裂变无关的电离辐射

    由放射性衰变所释放的粒子进行电离主要是因为它们具有高能量；在这种情形中，它们的来源于原子核衰变的能量并不重要。另一种情况是，存在着同样能给予粒子能量的人工方法，这种方法产生的能量充沛的粒子就像放射性物质一样会发生电离。

    我们在论题背景这一章里不必进行综合讨论，但有些相关的例证还是有用的。人工方法通常是通过在高电压的真空中加速带电粒子开始的。最简单的方法就是加速电子，然后用这些电子去撞击靶金属，它们在靶金属中就会与其他电子碰撞，将它们的一些能量转移给被撞击的电子；然后以X-射线的形式把这些能量释放出来。X-射线是高能量的电磁辐射，这种辐射的光子能量是由用于加速电子的电场强度决定的，它可以与γ-射线的光子能量相媲美，甚至超过γ射线的光子能量。如此高能的X-射线可以与γ-射线互相替代用于工艺和医疗方面。用类似的方法，被加速的电子本身可以用来模拟β-辐射。

    实验室里的中子可以通过人工剥离一些原子核的电子来得到，在一个电场里对它进行加速，并把它打进另一个原子核。最常用的是两种氢的同位素（氘和氚）；两个原子核的撞击会产生氦和一个自由中子。初期，包括接下来那些所谓的原子弹爆炸，大量生产中子需要回旋加速器；与此同时，发明了比较小、比较简单的加速器。因此需要研究，人造的中子源能够用来模拟原子弹的中子辐射效应。

    带电粒子在电场中进行加速的过程使得物理单位电子伏特（eV）的含义变得明确了——它等于一个电子的能量或其他带一个电荷的粒子的能量。当两个电极之间存在1伏电位差时，电子穿过真空从一个电极到另一个电极就能获得。由放射性衰变释放的粒子的能量通常以千电子伏（KeV）和兆电子伏（MeV）作为单位。例如，钴60衰变产生317KeV的β-辐射，同时产生1.17MeV和1.33MeV的γ-辐射。我们可以通过向一个317KV的电场辐射电子模拟β-粒子；用1.17MV或1.33MV的电场加速中子模拟γ-射线，然后把它们射进一个靶金属，使它们变为X-射线。（脚注12）

【脚注】

12， 注意，在这个事例中，有一些而不是全部X-射线光子能接收到全部能量。模拟能量均匀的γ-射线的一个更好的方法是通过同步辐射。