γ射线的吸收实验报告

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1、γ射线的吸收一、实验目的：1.了解γ射线在物质中的吸收规律。2.掌握测量γ吸收系数的基本方法。二、实验原理：1.窄束射线在物质中的吸收规律。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，作用的结果使射线的强度减弱。准直成平行束的射线称为窄束射线，单能窄束射线在穿过物质时，其强度的减弱服从指数衰减规律，即：(1)其中为入射射线强度，为透射射线强度，x为射线穿透的样品厚度，为线性吸收系数。用实验的方法测得透射率与厚度的关系曲线，便可根据（1）式求得线性吸收系数值。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与的

2、值，再用曲线拟合来求解。则：（2）由于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都有贡献，可得：（3）式中为光电效应的贡献，为康普顿效应的贡献，为电子对效应的贡献。它们的值不但与光子的能量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。对于能量相同的射线不同的材料、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，如光透视，光CT技术，对肿瘤的放射性治疗等。图1表示铅、锡、铜、铝材料对射线的线性吸收系数μ随能量E变化关系。图中横座标以光子的能量与电子静止能量mc2的比值为单位，由图可见，对于铅低能射

3、线只有光电效应和康普顿效应，对高能射线，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：（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，其定义为使入射射线强度减弱到一半所需要吸收物质的厚度。由（1）式可得：（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。三、实验内容与要求1．按图3检查测量装置，调整探测器位置，

4、使放射源、准直孔、探测器具有同一条中心线。2．打开微机多道系统的电源，使微机进入多道分析器工作状态（UMS）。3．选择合适的高压值及放大倍数，使在显示器上得到一个正确的60Co能谱。4．测量不同吸收片厚度x的60Co的能谱，并从能谱上计算出所要的积分计数。5．测量完毕，取出放射源，在相同条件下，测量本底计数。6．把高压降至最低值，关断电源。7．用最小二乘法求出吸收系数μ及半吸收厚度d½四、数据处理Pb样品编号11+21+2+31+2+3+41+2+3+4+5厚度/cm0.2350.4460.6470.8931.100计数166951482913146

5、11660105861663914905133311170310804平均计数166671486713238.511681.510695扣本底计数1010083006671.55114.54128上图得则Cu样品编号12341+4厚度1.0301.4722.0102.4403.470计数145791297911545105499342145151302911461107849358平均计数14547130041150310666.59350扣本底计数7980643749364099.52783上图得则Al样品编号12341+4厚度1.031.4821

6、.9622.463.47计数17936169931622915623144341770516900160201561514526平均计数17820.516946.516124.51561914480扣本底计数11253.510379.59557.590527913上图得则五、思考题1．本实验中计数来自于哪些作用过程，应如何选取。答：Ix的选取首先是取100s的计数率，多次取平均后再减去本底计数率得到。2．实验布置中，为什么要把放射源、准直孔、探测器的中心保持在同一直线上？答：把放射源、准直孔、探测器的中心保持在同一直线上既可以使探测效率更高，更可以使

7、屏蔽样品的吸收效率最高，验证结果更好。3．在实验过程中如何估算半吸收厚度？答：可以通过强度和厚度曲线，线性拟合出计算出材料的线性吸收系数μ值，再算出半吸收厚度。