对电子的产生

当X或γ-线在衰减媒质中的原子核附近时，可能以电子对产生的形式发生相互作用。一对电子(一个正的，一个负的)出现在光子的位置。由于与一个电子的质量等价的能量是0．51Me V，故生成两个电子需要1.02 Me V。因此，能量低于1.02Me V的光子不发生对电子的产生。这个能量需求使得对电子的产生与传统的放射摄影成像不相关。在对电子产生期间，超过1.02Me V的能量以这两个电子的动能形式释放。

hν(Me V) =1．02+(Ek)e-+(Ek)e+

尽管在对电子产生期间原子核轻度反冲，但是传递给反冲原子核的少量能量通常可以忽略不计。页边图4-20描出了对电子的产生。

对电子的产生偶尔会发生在电子附近而不是原子核附近。例如，对于软组织中10Me V的光子，约10%的对电子产生发生在电子附近。在电子附近的相互作用叫做三重态的产生，因为相互作用的电子接收到来自光子的能量并被逐出原子。三重态的产生期间释放了三个电离粒子(两个负电子和一个正电子)。为了保持动量守恒，三重态产生的阈值能量必须是2．04Me V。三重态产生与电子对产生的发生比率随着入射光子能量的增加而增大，随着媒质原子序数的增大而减小。

对电子产生的质量衰减系数km随着衰减媒质原子序数的变化而线性地变化。该系数随着入射光子的能量而缓慢地增加。在软组织中，电子对的产生只占能量在1．02Me V到10Me V之间的X和γ-线的相互作用的一小部分。对电子产生期间释放的正电子同放射性核中释放的正电子一样产生湮灭辐射。

例4-14 原子核附近的一个5Me V光子以对电子产生的方式相互作用。残余的能量由正负电子平均分享。这些粒子的动能为多少?

页边图4-21描述的是在不同媒质中光电效应、康普顿效应和对电子产生的相对重要性。在肌肉或水中(Zeff=7．4)，当光子能量为35ke V时，光电效应和康普顿散射的概率是一样的。然而，在这两种相互作用模式中，当光子能量为35ke V时，淀积在组织中的能量是不同的，因为在光电效应中，所有的光子能量都被淀积了，而在康普顿散射中只淀积了光子的一部分能量。当光子能量在60ke V而不是35ke V时，光电效应和康普顿散射淀积在组织中的能量相等。

表4-2 影响X和γ-线相互作用主要模式的变量

表4-2给出了光电效应、康普顿散射和对电子产生中影响线性衰减系数的各种变量的小结。