重离子能量损失及碰撞概率

重离子是指质子数Z﹥2的重带电粒子。在能量较高时，它与物质相互作用的能量损失过程和α粒子一样，主要通过电离和激发作用。在能量较低时，发生俘获介质原子的轨道电子的电荷交换作用，使其有效电荷发生变化而使电离损失变小，而与原子核的弹性碰撞，即核阻止作用的能量损失变成重要的了，它可以和电离损失相当。

（一）带电粒子与原子核的非弹性碰撞

当带电粒子从原子核附近掠过时，在原子核库仑场的作用下，运动方向和速度发生变化，此时带电粒子的一部分动能就变成具有连续能谱的X射线辐射出来，这种辐射称为轫致辐射。与线性碰撞阻止本领、质量碰撞阻止本领相似，用线性辐射阻止本领和质量辐射阻止本领来描述单位路程长度和单位质量厚度的辐射能量损失。

（二）带电粒子与原子核的弹性碰撞(www.xing528.com)

当带电粒子与靶物质原子核库仑场发生相互作用时，尽管带电粒子的运动方向和速度发生了变化，但不辐射光子，也不激发原子核，则这种相互作用满足动能和动量守恒定律，属于弹性碰撞，也称为弹性散射。碰撞发生后，绝大部分能量由散射粒子带走，重带电粒子由于质量大，与原子核发生弹性碰撞时运动方向改变小，散射现象不明显，因此它在物质中的径迹比较直。与之相反，电子质量很小，与原子核发生弹性碰撞时运动方向改变可以很大，而且还会与轨道电子发生弹性碰撞，经多次散射后，电子的运动方向偏离原来的方向，最后的散射角可以大于90°，甚至可能是180°，因此它在物质中的径迹很曲折。散射角小于90°、接近90°和大于90°时的多次散射分别称为前向散射、侧向散射和反向散射。

弹性碰撞发生的概率与带电粒子的种类和能量有关。只有当带电粒子的能量很低，其速度比玻尔轨道的电子速度小很多时，才会有明显的弹性碰撞过程。

通常情况α粒子和质子的能量比玻尔轨道的电子速度对应的能量高得多，因此，对于重带电粒子，发生弹性碰撞的概率很小。对于能量在104～106eV范围的电子，发生弹性碰撞的概率也仅占5%。当电子能量高出这个范围时，弹性碰撞发生的概率进一步减小。