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四合一气体检测仪重带电粒子(如a、P、d…)与物质相互作用主要是通过其正电荷与物质原子中轨道电子间的库仑作用力而实现的。即，这种相互作用主要是重带电粒子与物质原子核外电子的库仑相互作用。虽然重带电粒子与物质的原子核也可能发生相互作用(如卢瑟福散射及带电粒子弓}起的核反应)，但这类相互作用很少发生，在辐射探测机制中并不重要。因此，下面将只讨论重带电粒子与物质的核外电子间发生的作用。

四合一气体检测仪带电粒子进入任何一种介质后，将立即与许多电子(原子内的轨道电子)相互作用，通过库仑力而使这些电子获得能量。电子从由其附近通过的带电粒子获得的能量可能使它升至原子内的较高能级(称作“激发”)，而当这能量足够大时也可能使之脱离原子(称作“电离”)。这些电子从带电粒子获得能量，也就使带电粒子的速度降低下来。带电粒子正是通过与核外电子的很多次“碰撞”而不断损失能量，直到被阻止下来。这种方式的能量损失称作“电离损失”。

可以估计一下在碰撞中电子可能从带电粒子获得的更大能量。由于重带电粒子的能量显著大于电子在原子内的结合能，则可以把电子看成是自由电子。由此，重带电粒子与物质原予中轨道电子的相互作用可看成是与自由电子间的弹性碰撞。按照弹性碰撞理论，质量为M的重粒子与质量为m。的电子发生碰撞后，电子所能得到的更大能量为4E?嚣(这里是重粒子的动能)。当重粒子质量数为1，这个值为志E。当重粒子的质量数更大时，这个数值将更小。可见，在与电子的每次碰撞中，重带电粒子的能量损失是非常小的，需要经过大量的碰撞，其动能才逐渐降低至零。

由电磁辐射理论可知，四合一气体检测仪当一电荷具有加速度时将会发出电磁辐射(轫致辐射)。带电粒子在与物质相互作用过程中，速度不断地变慢，也应产生轫致辐射，并相应地损失能量。但重带电粒子的质量大，这种形式的能量损失(称作“辐射损失”)与通过碰撞使原子内电子激发或电离的方式相比是微不足道的。因此，对重带电粒子，只须考虑其“电离损失”。