电子同物质的相互作用(卷名：物理学)
interaction of electron with matter
电子束通过物质时发生的散射、电离、轫致辐射和吸收等过程。β射线同物质的相互作用作为特例也属于这个范畴。
散射 电子和物质的原子核发生弹性散射时电子的运动方向受到偏折，根据所穿过物质层的厚度，电子散射可分为单次散射、二次以上的散射、多次散射和扩散。当层厚
时(σ为截面，N为每立方厘米散射原子的数目)，发生单次散射；当
时发生二次以上的散射；d进一步增大，而发生散射的次数大于20时为多次散射；当
时，平均散射角达到最大值，约等于33°;厚度进一步增加则平均散射角不再变化。此外，由于多次散射，电子也可以在与入射方向相反的方向上散射出来，即为反向散射。一般，当层厚增加时反向散射电子数也增多，但当层厚达到某一厚度dr时反向散射电子数达到饱和值，因此把dr称为饱和反向散射厚度或反向扩散厚度。对于β射线物质的饱和反向散射厚度同β谱的最大能量有关。在饱和情况下反向散射系数 q（反向散射电子数目与入射电子数目之比）随着物质原子序数的增加而加大。电离 电子通过物质时与物质原子的壳层电子发生非弹性散射。入射电子损失了能量，原子则被激发或电离。同时，射出去的电离电子也能引起再电离。这些较慢的电子所产生的电离量约占产生的总电离量的一半。通常将激发和电离引起的电子能量损失统称为电离损失。因为每产生一次电离电子损失掉的能量很小，所以电子通过物质的电离损失是大量逐次的小损失的总和。在物质中单位路程上的能量损失
叫该物质的阻止本领，而单位路程上产生的离子偶数目为该物质的比电离。比电离与电子的能量有关：在低能时比电离随电子的能量增加而降低，在能量大约为1MeV时达到最小值，然后又随能量的增加而缓慢地增大。辐射 电子通过物质时的另一种损失能量的机制是轫致辐射。这是高能电子在原子核的库仑场中减速运动而发出的电磁辐射。其辐射的能量分布在零到入射电子的能量之间。由于轫致辐射的能量损失正比于
（E为电子的能量，me为电子的静止质量、Z为物质原子的原子序数），因此只有高能电子在重元素上才有明显的轫致辐射，而其他带电粒子或电子在轻元素上所产生的轫致辐射却可以忽略不计。单位路程上轫致辐射损失的能量与电离辐射损失的能量之比约为
（E为以MeV为单位的电子能量，с为光速）。在低能的情况下，辐射能量损失很小，例如能量为1MeV的电子在铅中被吸收时，大约有3％的能量转化为轫致辐射。此外，β+粒子（正电子）通过物质时还能发生湮没，释放出能量相等 (Eγ=0.511MeV)、方向相反的两个光子。
吸收 由于电子在物质中经过多次散射，所以它在吸收体中通过的实际路程长度要比吸收体的表观厚度大得多，但一般认为电子所能穿透的吸收体厚度Re就是电子的射程。这样对于电子，也可以有大体类似于离子那样的确定的射程定义和测量方法。但β射线具有连续的能量分布，情况就有些不同。如果测量β射线束在物质层中的减弱，就会发现，记录的β粒子数随物质厚度的增加而近似地成指数减小，即
，式中N和No分别为透射和入射的 β粒子数，
为物质的质量吸收系数，以cm2/g为单位，xm为物质的质量厚度，以g/cm2 为单位。习惯上将完全吸收β粒子的物质层的厚度定义为β粒子的最大射程Rβ。质量吸收系数和电子的射程都是电子能量E 的函数，并近似与物质种类无关。在β射线的吸收中，另一个具有实际意义的物理量为半吸收层，用d┩(g／cm2)表示，即把β射线吸收到一半的物质层厚度。
电子同物质的相互作用在工农业生产、医药卫生及科学研究中得到广泛的应用，如示踪、探伤、测厚、肿瘤诊断及物质结构的研究等。而当前β+粒子的应用，如正电子湮没谱学，发展得更为迅速。
参考书目
K.Siegbahn，ed.，Alpha-，Beta- and Gamma-Ray Sp-ectroscopy，Vol.1，North-Holland，Amsterdam，1965.