再訪廣島

【德】麥考·帕默  著

郎倫友  譯

第二章  第六節

2.6 與放射性和原子裂變無關的電離輻射

    由放射性衰變所釋放的粒子進行電離主要是因為它們具有高能量；在這種情形中，它們的來源於原子核衰變的能量並不重要。另一種情況是，存在着同樣能給予粒子能量的人工方法，這種方法產生的能量充沛的粒子就像放射性物質一樣會發生電離。

    我們在論題背景這一章里不必進行綜合討論，但有些相關的例證還是有用的。人工方法通常是通過在高電壓的真空中加速帶電粒子開始的。最簡單的方法就是加速電子，然後用這些電子去撞擊靶金屬，它們在靶金屬中就會與其他電子碰撞，將它們的一些能量轉移給被撞擊的電子；然後以X-射線的形式把這些能量釋放出來。X-射線是高能量的電磁輻射，這種輻射的光子能量是由用於加速電子的電場強度決定的，它可以與γ-射線的光子能量相媲美，甚至超過γ射線的光子能量。如此高能的X-射線可以與γ-射線互相替代用於工藝和醫療方面。用類似的方法，被加速的電子本身可以用來模擬β-輻射。

    實驗室里的中子可以通過人工剝離一些原子核的電子來得到，在一個電場裡對它進行加速，並把它打進另一個原子核。最常用的是兩種氫的同位素（氘和氚）；兩個原子核的撞擊會產生氦和一個自由中子。初期，包括接下來那些所謂的原子彈爆炸，大量生產中子需要回旋加速器；與此同時，發明了比較小、比較簡單的加速器。因此需要研究，人造的中子源能夠用來模擬原子彈的中子輻射效應。

    帶電粒子在電場中進行加速的過程使得物理單位電子伏特（eV）的含義變得明確了——它等於一個電子的能量或其他帶一個電荷的粒子的能量。當兩個電極之間存在1伏電位差時，電子穿過真空從一個電極到另一個電極就能獲得。由放射性衰變釋放的粒子的能量通常以千電子伏（KeV）和兆電子伏（MeV）作為單位。例如，鈷60衰變產生317KeV的β-輻射，同時產生1.17MeV和1.33MeV的γ-輻射。我們可以通過向一個317KV的電場輻射電子模擬β-粒子；用1.17MV或1.33MV的電場加速中子模擬γ-射線，然後把它們射進一個靶金屬，使它們變為X-射線。（腳註12）

【腳註】

12， 注意，在這個事例中，有一些而不是全部X-射線光子能接收到全部能量。模擬能量均勻的γ-射線的一個更好的方法是通過同步輻射。