輻射粒子穿進物質,與物質中的電子相互作用,把自身的能量傳給電子,如果電子由此獲得的能量大于它的結合能(有效的激發要求入射輻照粒子的能量高于材料禁帶寬度的3倍),電子就脫離原子核對它的束縛成為自由電子,IC61LV256-12T而原子則變成了帶電離子(也可視為原子獲得了一個空穴,從而形成電子一空穴對)。這一過程稱為電離輻射效應。快中子流、高能電子、傷寸線和X射線等均可引起電離效應,傷寸線和X射線等光子流更容易引起材料電離,傷寸線的電離效應最為顯著。

  帶能量的光子(傷寸線及X射線)同固體相互作用時,電離損傷是主要的損傷機理。當光子入射材料時,依據光子能量不同,與靶原子可以產生三種相互作用的物理過程:①光電效應;②康普頓散射效應;③電子對效應。低能光子和物質發生作用主要是通過光電效應。入射光子的能量完全被吸收,同時激發一個電子到一個高能態,就產生了一個自由的光電子和一個帶正電的原子核。對于高能光子,康普頓散射占主導地位。在這個過程中,一個光子和原子碰撞時,光子把一部分能量傳給目標原子的一個電子,使這個電子有足夠的能量離開原來的原了。康普頓散射的結果是產生了一個低能光子,同時也產生了一個自由電子和一個電離原子核。電子空穴對效應通常是對極高能量的光子而占的,在此過程中,入射光子和目標原子碰

撞后產生一個正負電丫對,正電子和電子有相同的特性(電荷量和大小),不同之處僅在于它帶正電。入射光子在這個過程中完全被湮沒。

   光子3種效應隨物質的原子序數z和光子能量變化的相對重要性如圖3-3所示。圖中實線為相鄰效應的等作用截面線,虛線表示光子與硅(圣l)相互作用的情況。可以看出,對于硅材料在能量小于5肽eV時,光電效應起主要作用,當能量大于20McV后,電子對生效應起主要作用,在中間的能量范圍,則以康普頓散射效應為主. 圖3-3 光子3種效應隨原子序數z和光子能量變化的相對重要性實驗室使用的鈷60峭寸線源釋放的傷寸線的能量有兩種:1.17McV和1.33McV。因此,傷寸線與物質的作用主要是康普頓散射,產生康普頓電子。X射線的能量一般比較低,通常為幾kcV到近百kcV,因此,X射線與物質的作用主要是光電效應。