近代物理实验（中国石油大学）射线的吸收与物质吸收系数的测定

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1、7射线的吸收与物质吸收系数的测定作者：单位：中国石油大学（华东）理学院材料物理09-3东营市257061摘要木文通过测定不同物质对卩射线的吸收，测定其吸收系数，分析物质对卩射线的吸收规律，运用多道分析软件一一Winmca进行了能谱分析，发现质量吸收系数和物质密度ZI'可的线性关系，进而可以关键词：Winmca分析软件，密度，质量吸收系数，线性关系1.引言测量物质对7射线的吸收规律，不仅有助于了解卩射线与物质的相互作用机理，而且，作为一种重要的实验方法，在许多科学领域挥着巨大的作用。例如，为了有效地屏蔽卩辐射，需要根据物质对卩射线的吸收规律

2、来选择合适的材料及厚度，反之，利用物质对/射线的吸收规律可以进行探伤及测厚等。但是，测量物质的吸收系数实验所需要耗费的时间很长。而且，屏蔽的方式会对实验结果带来很大的影响。所以，探究7射线的吸收系数与物质性质（密度）的关系成为我们本次研究的主题。2•实验原理7射线强度的衰减服从指数规律，即1=1©朴=1严（1）其中人和/分别是穿过吸收物质前、后的Y射线强度，％是丫射线穿过吸收物质的厚度（单位为cm）实际工作中常用质量吸收系数血表示物质对Y射线的线性吸收系数U,血与卩的关系为=—（2）P其中P是吸收物质的密度(单位为g/cT；?)。用血表示

3、的丫射线强度的指数衰减规律为I=I。严心(3)式中的X肿xp为吸收物质的质量厚度，单位为g/cm23.实验方法3.1基本方法在相同实验条件下，由于某一时刻的计数率n总是与该吋刻的丫射线强度I成止比，所以(3)式也可以表示为n=傀严”®(4)对两边同时取对数，得n=}nn0-^mxm(5)Inn与兀”具有线性关系如图1所不图1lz—兀”曲线实验中采用Nal(T1)闪烁探测器，配合多道脉冲幅度分析器进行测量，在计算机上显示的是Y射线的全能谱，考虑到本底、计数统计涨落及光标定位不准的影响，所以在相同实验条件下(放射源与探测器的位置不变，探测

4、器工作电压和放大倍数不变，并保证相同的测量时间），计算所选光电峰的净面积A（多道分析软件中包含此功能）,以此替代前述公式中的n或I。实验中使用⑶Cs放射源分别测量木块、A4纸、铝、锌、铜、铅、钢片的密度，记录质量厚度与光电峰（E=0・662Mev）的净面积A。用最小二法原理拟合求线性吸收系数求前六个个物质的质量吸收系数，与其密度绘制成图像，并拟合其曲线方程。最后用钢片验证。3.2对各物质的具体处理方法以木块为例表1木块的质量厚度与净面积的对应数据木块Xm00.6331.2591.8912.521A80967465706570156066L

5、NA8.99918.91808.86298.85588.7105图2木块的Inn〜Xm9.008.90N8-80y=-Q.1015x+8-99720.511.5木块的Xlll(g/CHI2)2-5用最小二乘法求曲线方程：y二0.1015x+8・9972/nm=0.1015arc/gp=血*p=0.03964cmx4数据处理表2不同物质质量吸收系数的测量数据木块xm0.000.631.261.902.52A80967465706570156066LNA8.99918.91808.86298.85588.7105铜xm0.501.001.46

6、2.02A13316128491237011921LNA9.49679.46109.42309.3861锌Xm0.000.180.380.540.71A1542514956147561464214512LNA9.64379.61299.59949.59169.5827纸片Xm0.040.080.120.17A14925149011485614807LNA9.61089.60929.60629.6029钢片Xm0.001.182.363.534.71A1528614204128191124710989LNA9.63479.56139.458

7、79.32799.3047铝xm0.002.65.227.8712.14A13948116801016283895604LNA9.54009.37009.23009.03008.6300铅xm0.001.773.595.439.15A13948124941119990417038LNA9.54009.43009.32009.11008.8600通过计算得各物质的质量吸收系数，绘制表格如下:表3密度与质量吸收系数的数据记录物质木块纸片铝锌铜铅钢片密度/g/cm30.39050.69542.70007.1400&960011.34007.85

8、00质量吸收系数-1cm0.03960.04490.21100.57550.65950.86200.5958绘制前六个物质的密度与质量吸收系数的曲线:图3密度与质量吸收系数曲线有图可以看出密度