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1 # 紹明6481
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2 # 理工男陳工
首先科普一下,帶電高能粒子對宏觀物質產生損傷的三種主要方式,按重要程度排序如下:1、離位損傷:高能粒子直接撞擊原子,使其脫離原來的穩定位置,效果如下圖。離位損傷。離位損傷是帶電離子最主要的破壞方式,它能破壞人體內的有機分子結構,使得蛋白質改性、細胞失活、突變等。
2、熱損傷:一個高能粒子路過,所過之處自然是雞飛狗跳。被撞飛的原子有較高的動能,宏觀體現就是有較高的溫度,碰撞芯區的溫度甚至可以達到數萬攝氏度。不過碰撞芯區範圍一般很小(奈米量級),單個粒子轟擊產生的熱效應不會很明顯。
3、軔致輻射損傷:帶電粒子減速時會發出電磁輻射,頻率較高的電磁輻射同樣會與分子鍵相互作用,產生生理上的傷害。但比離位損傷、熱損傷造成的傷害都要低很多。
產生離位損傷需要足夠的能量轉移才能打斷原有的化學鍵,但由於原子質量比電子大太多了(至少1800倍),所以電子轟擊原子,就好比砂子撞擊檯球,能量傳遞效率很低。沙子大部分動量都反彈回來了,檯球吸收的能量很少。所以電子很難把人體內的原子撞離正常的位置造成離位損傷。
一般來說,產生電子離位損傷需要100keV以上的電子能量(1keV表示用1千伏特的電壓加速一個電子帶來的能量)。
那麼,我們把電子的能量提高到MeV以上,是否就能造成大量離位損傷呢?這裡我們就要考慮碰撞機率的問題了。微觀上,大部分情況下,參與碰撞的兩個粒子並不會直接接觸,而是透過電磁作用力遠端互動:這種情況下,入射粒子的初速度越快,相互作用時間越短,碰撞效應就越弱。也就是說高能電子容易飛掠過原子核。我們通常用碰撞截面這個物理量來衡量兩個粒子發生碰撞的機率。
也就是說,隨著電子能量增加,發生碰撞的機率是不斷減小的。這種情況下,即使把電子能量提升的很高很高,但由於碰撞截面降低了,電子很可能直接就穿過人體了,撞不到幾個倒黴的原子。產生離位損傷的能力並不會提高太多。最最最最關鍵的是,人體內的原子數大約在 量級,單個電子即使能產生成千上萬次離位損傷,對人的影響也就好比一滴水對大海的影響,可以忽略不計。當然,你要是非得作死用高通量電子束,那我只能告訴你:不作死就不會死。
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高能加速的電子能殺死人嗎?答
眾所周知,電子是需要正負極的,才能做工同轉化光能,這是電子的功能作用,如果不是正負電子撞擊,一切都是平安無事,不論高能加速,不高壓輸送,都是有不會殺死人的,在高壓輸送電線上,高壓線有一百萬伏,但是鳥兒落在電線上也不會觸電。所以我認為,高能加速,高壓輸送同屬於一個道理。