实验13γ射线的吸收

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1、实验1.3y射线的吸收引言y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y射线的能量有关，也于物质本身的性质有关。正确测定物质的吸收系数，在核技术的应用于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，医学上的丫照相技术等都是根据这一原理研究设计的。一、实验目的1.了解丫射线在物质屮的吸收规律。2.掌握测量丫吸收系数的基本方法。二、实验原理1.窄束射线在物质屮的吸收规律。y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

2、的结果使丫射线的强度减弱。准直成平行束的Y射线称为窄束Y射线，单能窄束丫射线在穿过物质时，其强度的减弱服从指数袞减规律，B

3、J:其屮To为入射丫射线强度，Tx为透射丫射线强度，x为丫射线穿透的样品厚度，P为线性吸收系数。用实验的方法测得透射率T=Tx/T0与厚度x的关系曲线，便吋根据上式求得线性吸收系数u值。为了减小测量误差，提高测量结果精度。实验上常先测得多组lx与x的值，再用曲线拟合来求解。贝IJ:ln/v=In/0-/a由于丫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u都有贡献，可得：A=+A+式中为光

4、电效应的贡■献，.为獻普

5、顾效应的贡献，人为电子対■效应的贡献。它们的值不但与丫光子的能fiEr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Y射线不同的材料、P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，对肿瘤的放射性治疗等。图1表示铅、锡、铜、铝材料对丫射线的线性吸收系数u随能量E变化关系。hotnc朗1讲、锡、锏、ttS对Y射线的吸收系数和Id:的关系图中横坐标以丫光子的能量/2V与电子静止能量m/*2的比值为单位，由图可见，对于铅低能丫射

6、线只有光电效应和康普顿效应，对高能丫射线，以电子对效应为主。为了使用上的方便，定义//,„=////?为质量吸收系数，p为材料的质S:密度。则可改写成如下的形式：I'=式中二I/?,称为质量厚度，单位是g/cm2。2半吸收厚度x1/2:物质对丫射线的吸收能力也常用半吸收厚度来表示，其定义为使入射丫射线强度减弱到一半所需要吸收物质的厚度。In2显然也与材料的性质和丫射线的能量有关。三、实验内容1.检查测量装置，了解各部件的名称、功能及其基本性能。2.开电源，选择合适的工作条件，予置计数时间60秒并保持不变。3.依次改变样品的厚

7、度，记下相应的透射计数/。4.样品测量完毕，取出放射源，测得本底值则有，1.用最小二乘法求得样品的线性吸收系数P及半吸收淳度6/1/2。2.测量结束，归还放射源，关机。四、实验数据及处理依次测量Pb、Cu、A1样品的丫辐射线性吸收系数u值。所用放射源编号为No:26强度S:66.6X103Bq能量Er:0.66MeVl.Pb样品本底：编号3639厚度（cm）0.216计数（60s/次）85688465平均计数8517lx4568ln(lx)1+21+2+30.4210.611746368407420667074426755

8、349328061+2+3+41+2+3+4+50.8261.0345464507256905194557751331628118400.20.40.60.811.2—♦—系列1——线性（系列1）厚度对于样品Pb由测量数据所作的阁如上，其屮点为实际测得数据，阁屮直线为用最小二乘法拟合岀来的直线。拟合出來的M=1.7007lnlo=8.8565故Pb的半吸收厚度d,/2=ln2/u=0.408cm2.Cu样品编号12341+4厚度（cm）1.0281.4582.0002.4263.454计数（60s/次）65735772524

9、54920461565955843522749654453平均计数65845808523649434534lx263518591287994585—♦—系列1——线性（系列1）厚度铜的吸收系数u=0.6144lnl0=8.4414故Cu的半吸收厚度di/2=In2/y=l.128cm3.A1样品编号12341+4厚度（cm）1.0241.4761.9502.4503.474计数（60s/次）8680843173757015652487247828708569286473平均计数87028130723069726499lx47

10、534181328130232550铝的吸收系数u=0.2567lnL=8.6842故Cu的半吸收厚度di/2=In2/y=2.700cm五、思考题1.设铅的u=1.0/cm,铝的u=0.2/cm,为了使丫輻射强度降为原来的1/10,所需防护层厚度各为多少厘米？答：因为exp(-Mx)=1