《射线的吸收》word版

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1、实验1.3射线的吸收实验时间：2010年10月21日【摘要】实验中我们分别探究了γ射线在铜，铝，铅中的吸收规律。通过这次实验我们希望了解γ射线在物质中的吸收规律，同时掌握测量γ吸收系数的基本方法。【引言】γ射线在穿透物质时，会被物质吸收，吸收作用的大小用吸收系数来表示。物质的吸收系数的值与γ射线的能量有关，也与物质本身的性质有关。正确测定物质的吸收系数，在核技术的应用与辐射防护设计中具有十分重要的意义。例如工业上广泛应用的料位计、密度计、厚度计，医学上的γ照相技术等都是根据这一原理研究设计的。【关键

2、词】铜铝铅γ射线吸收【正文】一、实验原理1.窄束射线在物质中的吸收规律。γ射线在穿过物质时，会与物质发生多种作用，主要有光电效应，康普顿效应和电子对效应，作用的结果使γ射线的强度减弱。准直成平行束的γ射线称为窄束γ射线，单能窄束γ射线在穿过物质时，其强度的减弱服从指数衰减规律，即：其中I0为入射γ射线强度，Ix为透射γ射线强度，x为γ射线穿透的样品厚度，μ为线性吸收系数。用实验的方法测得透射率T=Ix/I0与厚度x的关系曲线，便可根据（1）式求得线性吸收系数μ值。为了减小测量误差，提高测量结果精度。

3、实验上常先测得多组Ix与x的值，再用曲线拟合来求解。则：lnIx=lnI0-μx（2）由于γ射线与物质主要发生三种相互作用，三种相互作用对线性吸收系数μ都有贡献，可得：μ=μph+μc+μp（3）式中μph为光电效应的贡献，μc为康普顿效应的贡献，μp为电子对效应的贡献。它们的值不但与γ光子的能量Er有关，而且还与材料的原子序数、原子密度或分子密度有关。对于能量相同的γ射线不同的材料、μ也有不同的值。医疗上正是根据这一原理，来实现对人体内部组织病变的诊断和治疗，如x光透视，x光CT技术，对肿瘤的放射

4、性治疗等。图1表示铅、锡、铜、铝材料对γ射线的线性吸收系数μ随能量E变化关系。图中横座标以γ光子的能量hν与电子静止能量mc2的比值为单位，由图可见，对于铅低能γ射线只有光电效应和康普顿效应，对γ射线，以电子对效应为主。为了使用上的方便，定义μm=μ/ρ为质量吸收系数，ρ为材料的质量密度。则（1）式可改写成如下的形式：Ix=I0e-μmxm（4）式中xm=x·ρ，称为质量厚度，单位是g/cm2。半吸收厚度x1/2：物质对γ射线的吸收能力也常用半吸收厚度来表示，其定义为使入射γ射线强度减弱到一半所需要

5、吸收物质的厚度。由（1）式可得：x12=ln2μ（5）显然也与材料的性质和射线的能量有关。图2表示铝、铅的半吸收厚度与E的关系。若用实验方法测得半吸收厚度，则可根据（4）求得材料的线性吸收系数μ值。二、实验仪器微机多道γ能谱仪，BH1224，1台60Co放射源，毫居里级，1个吸收片，铅、铜、铝各若干片三、实验数据处理实验依次测量铅、铜、铝样品的γ负责线性吸收系数μ值。所用放射源编号为No：432强度S：75.3e3Bq能量Er：0.66MeV本底计数（100s）Ib1=4863Ib2=4926所以I

6、b=48951.Pb样品编号11+21+2+31+2+3+41+2+3+4=5厚度d（cm）0.2140.4160.6100.8301.040计数I（100s/次）1409712127108019542867414019123611094396388750对于样品Pb由测量数据所作的图如上，其中点为实际测得数据，图中直线为用最小二乘法拟合出来的直线，右上角插图为未取对数的数据点，可以看出未取对数时横纵坐标之间不是线性关系，去了对数纵坐标取了对数之后呈现线性关系。拟合出来的μ=1.0645lnI0=4

7、.7414故Pb的半吸收厚度d1/2=ln2/μ=0.6511cm2.Cu样品编号12341+4厚度d（cm）1.0201.4682.0042.4323.452计数n（100s/次）11978105879257882874221185810642939187887232上图说明仿Pb，用最小二乘法拟合出来的铜的吸收系数μ=0.4305lnI0=4.6829故Cu的半吸收厚度d1/2=ln2/μ=1.6101cm3.Al样品编号12341+4厚度d（cm）1.0241.4841.9562.4583.4

8、82计数n（100s/次）14944141041345413026117411477014217134021284611960用最小二乘法拟合出来的铝的吸收系数μ=0.1451lnI0=4.7432故Cu的半吸收厚度d1/2=ln2/μ=4.7770cm四、实验讨论与实验思考题1、讨论①由上述3种样品的测量可以得到不放样品时接收到的辐射强度为lnI0=（4.7414+4.6829+4.7432）/3=4.7225I0=exp(4.7225)=112.45Bq我们使用的