專技高考-醫事放射師醫學物理學與輻射安全113 年第 7 題單選題
關於康普吞散射的敘述,下列何者錯誤?
A康普吞散射最可能發生於外層軌道電子
B當光子能量由1 MeV增加至2 MeV時,康普吞散射發生機率會減少
C當作用物質的原子序增加,康普吞散射會成比例增加正確答案
D當作用物質的電子密度增加,康普吞散射會成比例增加
C正確答案
康普吞散射機率與電子密度成正比,與原子序Z幾乎無關,C敘述錯誤。
為什麼答案是 C
錯誤敘述。康普吞散射機率正比於「單位質量電子密度」,而電子密度(除氫外)幾乎與原子序無關,故康普吞散射不隨原子序成比例增加。會隨Z³增加的是光電效應,這是經典混淆陷阱。
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完整詳解
Pro · 無限重點 康普吞散射機率與電子密度成正比,與原子序Z幾乎無關,C敘述錯誤。
記口訣:康普吞看「電子密度」不看「原子序」,光電效應才看Z³。
逐選項分析
A✕
康普吞散射作用於束縛能極低的外層(自由)電子,因為入射光子能量遠大於外層電子結合能,可視為與自由電子碰撞。敘述正確,非本題答案。
B✕
在診斷至治療能量範圍,康普吞散射截面隨光子能量增加而緩慢下降。1 MeV升至2 MeV時發生機率確實減少,敘述正確,非本題答案。
C✓ 正確
錯誤敘述。康普吞散射機率正比於「單位質量電子密度」,而電子密度(除氫外)幾乎與原子序無關,故康普吞散射不隨原子序成比例增加。會隨Z³增加的是光電效應,這是經典混淆陷阱。
D✕
康普吞散射本質是光子與電子的碰撞,作用物質電子密度越高,碰撞機會越多,散射機率成比例增加。敘述正確,非本題答案。
三大光子作用機制比較
| 機制 | 與原子序Z關係 | 與能量關係 | 主要能量範圍 |
|---|
| 光電效應 | 正比 Z³~Z⁴ | 隨能量快速下降(1/E³) | 低能量 |
| 康普吞散射 | 幾乎無關(看電子密度) | 隨能量緩慢下降 | 中能量 |
| 成對發生 | 正比 Z² | 需>1.022 MeV後隨能量增加 | 高能量 |
本題把「光電效應與原子序成正比」的特性,偷換到「康普吞散射」上。康普吞散射只與電子密度有關,與原子序無關;考生若沒分清三大機制的Z依賴性,極易誤判C為正確。