鉛為什么能防輻射?

　　其實任何物質(zhì)都可以阻擋核輻射，但不同的是阻擋能力不同。鐵、磚和混凝土是常用的輻射屏蔽材料。比如在醫(yī)療診斷使用的X射線能量范圍內(nèi)，24 cm厚的實心磚的防護效果相當于2 mm厚的鉛板。

　　阻斷能力主要由兩個方面決定。

　　1.原子序數(shù)越高，輻射阻擋能力越強。然而，原子數(shù)量越多，元素越硬，原材料越便宜。此外，許多原子序數(shù)大的元素具有放射性，不適合用作輻射防護材料。鉛原子序數(shù)較高，材料成本較低。

　　2。密度越高，抗輻射能力越強。例如，鉛的密度為11.3克/立方厘米。金的密度比鉛高，但是太貴了。鋨是地球上密度最大的物質(zhì)，密度為22.8克/立方厘米，比較貴。

　　在某些環(huán)境中選擇鉛是輻射阻擋能力和材料成本之間平衡的結(jié)果。但是鉛不是唯一的選擇:核反應(yīng)堆的外層是由非常厚的混凝土制成的。總之，任何物質(zhì)在輻射防護中都起著一定的作用。由于鉛被廣泛用作輻射防護材料，它是“輻射屏蔽能力和材料成本平衡的結(jié)果”。

　　為什么物質(zhì)的原子序數(shù)和密度越高，輻射阻擋(X射線或γ射線)效果越好?

　　這是因為輻射(X射線或γ射線)穿過物質(zhì)，有許多相互作用，如光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對效應(yīng)。這些效應(yīng)會導(dǎo)致X射線或γ射線被吸收或散射，從而起到屏蔽的作用。

　　光電效應(yīng):當光子與物質(zhì)原子的束縛電子相互作用時，光子將所有能量轉(zhuǎn)移到束縛電子并發(fā)射出去，而光子本身則消失。

　　康普頓效應(yīng):光子與電子發(fā)生非彈性碰撞，部分能量傳遞給電子，使電子反沖，同時散射光子的能量和運動方向發(fā)生變化。

　　電子對效應(yīng):光子通過原子核時，被原子核的庫侖場轉(zhuǎn)化為正電子和負電子。

　　光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對效應(yīng)的概率隨著原子序數(shù)z的增加而增加。

　　光電效應(yīng)的概率與z 5成正比，康普頓效應(yīng)與z成正比，電子對效應(yīng)與z 2成正比。

　　例如，鉛原子的數(shù)量是82，鐵原子的數(shù)量是26。對于100千伏以下的X射線，1毫米鉛板的屏蔽效果與6毫米鐵板相當。