0 序言

射线检测教材，在距离防护部分，讲忽略空气衰减，用平方反比定律进行计算；那么，在日本的福岛和东京之间或日本和我们之间的空气衰减，可以忽略不计么？为了回答我自已的这个疑问，我查阅了《美国无损检测手册.射线卷》，发现在该书第93~94页和第1029页，两处提到对应0.02MeV(20KeV)射线能量，空气线衰系数μ=0.00091/cm，并给出了计算方法。笔者仿照该书给出的方法，对 0.05MeV(大约相当100KV连续X射线有效能量)和0.15MeV(大约相当300KV连续X射线有效能量)，以及1MeV能量下的空气衰减系数(大约值)，进行了计算，并估算了相应的半价层，并由此讨论了X射线检测使用平方反比定律的条件。

1 与计算相关的、空气的物理参数

1.1  空气是混合物，其组成的重量百分比

N2            75.6%

O2            23.1%

Ar2            1.3%

1.2 空气的密度ρ=0.0012g/cm³

2 确定空气的质量衰减系数

首先，查《美国无损检测手册.射线卷》第二十章“衰减系数表”的表20.4、表20.5、表20.10确定不同射线能量下，各元素的质量衰减系数。

2.1 对应0.05MeV能量的质量衰减系数

元素名称     质量衰减系数(cm²/g)

  N                0.194

  O                0.211

Ar               0.682

    计算混合物空气的质量衰减系数(方法是各元素质量衰减系数分别乘其重量百分比)：

μ/ρ=0.194X0.756+0.211X0.231+0.682X0.013 =0.2043 (cm²/g)

2.2 对应0.15MeV能量的质量衰减系数

         元素名称     质量衰减系数(cm²/g)

  N                0.136

  O                0.137

Ar               0.142

    计算混合物空气的质量衰减系数 (过程略)

μ/ρ= 0.137cm²/g

2.3 对应1MeV能量的质量衰减系数

氮、氧、氩质量衰减系数很接近，不再计算，取空气的质量衰减系数

μ/ρ=0.0636 cm²/g

3 不同能量下的空气的线衰减系数μ、半价层h

    计算方法为：μ等于不同能量下空气的质量衰减系数(μ/ρ)乘空气密度(ρ=0.0012g/cm³)；h=0.693/μ。

3.1对应0.05MeV能量的μ、h

        μ=0.2043 cm²/gX0.0012g/cm³=0.000245/cm

        h=0.693/(0.000245/cm)=2828.6cm≈28m

3.2 对应0.15MeV能量的μ、h

μ=0.000164/cm

         h=0.693/(0.000164/cm)=4226cm≈42m

3.3 对应1MeV能量μ、h

μ=0.0000756/cm

h=0.693/(0.0000756/cm)=9167cm≈92m

4 讨论：射线检测使用平方反比定律的条件

在便携式X射线机使用的能量内，空气的半价层大约为28m~42m。这可能意味着：当距离超过40多米时，使用平方反比定律，忽略空气衰减，计算偏差(偏大)可能大于50%。

对普通X射线而言，平方反比定律的可使用条件，似为距离L≤20m；对γ射线、高能X射线，，平方反比定律的可使用条件，似为距离L≤60m。超过这一距离应计入空气衰减因素。

这个问题，可能是计算值和测量值不符的重要原因之一。