專技高考-醫事放射師醫學物理學與輻射安全110 年第 59 題單選題
若能量為10 MeV的光子射束對碳的質量衰減係數(μ/ρ)、質能轉移係數(μtr/ρ)、質能吸收係數(μab/ρ)分別為0.00196、0.00143、0.00138(cm²/g),則每個光子與碳發生的第一次碰撞,平均轉移多少能量(MeV)?
A正確答案
平均轉移能量 = 入射光子能量 ×(μtr/ρ)/(μ/ρ),即每次碰撞轉移給帶電粒子的平均能量。
為什麼答案是 A
正解。質能轉移係數對質量衰減係數的比值代表每次交互作用平均轉移給帶電粒子的能量分率:10 × (0.00143/0.00196) = 10 × 0.7296 ≈ 7.30 MeV。
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完整詳解
Pro · 無限重點 平均轉移能量 = 入射光子能量 ×(μtr/ρ)/(μ/ρ),即每次碰撞轉移給帶電粒子的平均能量。
E_tr = E × (μtr/ρ)÷(μ/ρ) = 10 × 0.00143/0.00196 ≈ 7.30 MeV。
逐選項分析
A✓ 正確
正解。質能轉移係數對質量衰減係數的比值代表每次交互作用平均轉移給帶電粒子的能量分率:10 × (0.00143/0.00196) = 10 × 0.7296 ≈ 7.30 MeV。
B✕ 陷阱
誤用質能吸收係數 (μab/ρ) 計算:10 × (0.00138/0.00196) ≈ 7.04 MeV。但題目問的是「轉移」能量而非「吸收」能量,應使用 μtr 而非 μab。
C✕
9.65 MeV 不符合任何合理係數比值計算,屬干擾選項。平均轉移能量必小於入射光子能量且由 μtr/μ 比值決定。
D✕
9.04 MeV 過高,接近入射能量,與比值計算不符。平均轉移能量約為入射能量的 73%,不可能達 9 MeV。
三個係數的物理意義
| 係數 | 符號 | 意義 | 本題用途 |
|---|
| 質量衰減係數 | μ/ρ | 光子被衰減(移除)的機率 | 分母(總交互作用) |
| 質能轉移係數 | μtr/ρ | 轉移給帶電粒子的能量分率 | 求平均轉移能量用 |
| 質能吸收係數 | μab/ρ | 實際局部沉積能量分率(扣輻射損失) | 求平均吸收能量用 |
題目問「平均轉移能量」必須用質能轉移係數 μtr,若誤看成「吸收」而套用 μab 就會選到 7.04 MeV (B)。μtr ≥ μab,因 μab 已扣除帶電粒子產生的輻射損失(制動輻射),高能光子時兩者差異會放大。