布拉格尖峰

✍ dations ◷ 2025-06-07 15:48:53 #物理学,量子力学,医学

布拉格尖峰（Bragg peak）是一种高速带正电荷离子在物体中行进时，于即将停止时才将大部分能量释放出来的现象。此现象由威廉亨利布拉格在1903年发现。

当一个带电的粒子快速地在物体中前进时，会在其行进的路线上对于该物体的原子产生离子化现象，也因此在其停止之前，将一剂量的能量释放到该物体中。由于离子化作用的截面积增加，能量释放的尖峰会发生在该粒子即将停止之前。贝特-布洛赫（Bethe-Bloch）方程描述带电粒子的能量损耗。带电粒子的能量损耗随粒子行程的变化率反比于粒子速度的平方，这就解释了为什么能量损耗率的尖峰出现在带电粒子刚好完全停下之前。上图中的现象是带有 5.49百万电子伏特(MeV)的α粒子在空气中沿着行进路线的能量释放情形。在下图中，由 250百万电子伏特的粒子加速器所产生的纯质子束(红色)其能量释放尖峰非常狭窄；而另一种粒子光子束(粉红色)的能量释放就完全不同。

在医学上，此种大部分能量在组织中会集中释放的现象，被发展成质子刀而充分地应用到对癌症的放射性治疗。只要以三度空间瞄准所要治疗的肿瘤(病灶区)，并以调整过的质子束(下图之蓝色部分)将能量规划集中释放在特定位置，便可以精准地破坏肿瘤细胞，而不伤害到周围正常的组织细胞。

"Bethe_formula"(en.wikipedia.org).

"Bragg Curves and Peaks". Brookhaven National Laboratory. Retrieved 2018-02-08.

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