物质衰减系数的测量预习报告

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1、物质的衰减系数测量班级：姓名：学号:实验日期：摘要：通过本实验我们将了解影响物质射线衰减系数大小的因素，并通过最小二乘法拟合直线测量Y射线能量为0.662MeV时钢的衰减系数，其斜率就是衰减系数。关键字：Y射线衰减系数最小二乘法拟合Y射线是原子衰变裂解时放出的射线之一。此种电磁波波长极短，穿透力_很强，__A.携带高熊量。1900年由法国科学家P.V.维拉德(PaulUlrichVillard)发现，将含镭的氯化钡通过阴极射线，从照片记录上看到辐射穿过0.2毫米的铅箔，拉塞福称这一贯穿力非常强的辐射为Y射线，是1913年，y射线被证实为是电磁波，由原子核内部自受激态至基态时所放出来的

2、，Y跃迁可定义为一个核由激发态到较低的激发态、而原子序数Z和质数A均保持不变的退激发过程。范围波长为0.1埃，和X射线极为相似，但具有比X射线还要强的穿透能力。Y射线通过物质并与原子相互作用时会产生盘壑效座、靡是麗效应和至兔应。y射线是光子，光子会与被束缚在原子中的电子、自由电子、库伦场、核子等带电体发生相互作用。不同能量的Y射线与物质的相互作用效果不同，为了有效地屋藍1辐射，需要根据物质对Y射线的吸收规律来选择合适的材料及厚度，反之，利用物质对Y射线的吸收规律可以进行探伤及测厚等。因此研究不同物质对y射线的吸收规律的现实盡如在核技术的应用与辐射防护设计和材料科学等许多领y射线成像是

3、一种实用技术，能帮助医生诊断疾患，如癌症等。li:Y射线料位计和探伤仪生物学:Y射线人工诱导植物及微生物基因突变，筛选对人类有价值的i品#。军事：在尽可能小地破坏建筑的情况下，造成生命体无法愈合的损害甚至杀死生命体。Y光子在每一次相互作用中都会损失一部分或全部能量，因此，当Y射线通过物质时，原射线强度会逐渐减弱。本次实验中我们将来测量物质的衰减系数。正文:一、实验原理Y射线与带电体的作用原理Y射线与带电体的相互作用会导致三种效应中的一种。理论上讲，射线可能的吸收核散射有12种过程。这些效应所释放的能量在lOKeV到lOMcV之间的只有三种，也就是基本上每种相互作用都产生一种主要的和吸

4、收散射过程。这三种主要过程是：光电效应：低能Y光子所有的能量被一个束缚电子吸收，核电子将其能量的一部分用来克服原子对它的束缚，成为光电子；其余的能量则作为动能，发生光电效应。康普顿效应：Y光子还可以被原子或单个电子散射，当Y光子的能量（约在IMeV）大大超过电子的结合能时，光子与核外电子发生非弹性碰撞，光子的一部分能量转移给电子，使它反冲出来，而散射光子的能量和运动方向都发生了变化，发生康普顿效应。电子对效应：若入射光子的能量超过1.02MeV,Y光子在带电粒子的库仑场作用下则可能产生正、负电子对，产生的电子对总动能等于Y光子能量减去这两个电子的静止质量能（2mc2=l.022MeV

5、）物质对Y射线的吸收规律如下：作用特点：Y射线与物质原子间的相互作用只要发生一次碰撞就是一次大的能量转移；它不同于带电粒子穿过物质时，经过许多次小能量转移的碰撞来损失它的能量。带电粒子在物质中是逐渐损失能量，最后停止下来，有射程概念；Y射线穿过物质时，强度逐渐减弱，按指数规律衰减，不与物质发生相互作用的光子穿过吸收层，其能量保持不变，因而没有射程概念可言，但可用“半吸收厚度”来表示Y射线对物质的穿透情况。吸收规律：本实验研究的主要是窄束Y射线在物质中的吸收规律。所谓窄束7射线是指不包括散射成份的射线束，通过吸收片后的Y光子，仅由未经相互作用或称为未经碰撞的光子所组成。“窄束”一词是实

6、验上通过准直器得到细小的束而取名。这里所说的“窄束”并不是指几何学上的细小，而是指物理意义上的“窄束”，即使射线束有一定宽度，只要其中没有散射光子，就可称之为“窄束”。0.11101001000铅对射线的吸收系数和能量的关系曲线窄束Y射线在穿过物质时，由于上述三种效应，其强度就会减弱这种现象称为Y射线的吸收。Y射线强度随物质厚度的衰减服从指数规律，即（2一1）其中，10、I分别是穿过物质前、后的Y射线强度，X是Y射线穿过的物质的厚度（单位cm）,or是光电、康普顿、电子对三种效应截面之和，N是吸收物质单位体积中的原子数，u是物质的线性吸收系数（u=orN，单位为cm）。显然U的大小反

7、映了物质吸收Y射线能力的大小。需要说明的是，吸收系数P是物质的原子序数Z和Y射线能量的函数，且：jU=fdph+//r+/Up式中W'、分别为光电、康普顿、电子对效应的线性吸收系数；其中：，xZ5、从0°z、卜z1（Z为物质的原子序数）。y射线与物质相互作用的三种效应的截面都是随入射Y射线的能量Ey和吸收物质的原子序数Z而改变。v射线的线性吸收系数u是三种效应的线性吸收系数之和。右图给出了铅对Y射线的线性吸收系数与Y射线能量的线性关系。实际工作中常用质量厚