γ射线能谱的测量与物质吸收系数μ的测定1

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1、Y射线能谱的测量与物质吸收系数卩的测定物理082班李春宇08180240摘要：本实验用Nal(TI)闪烁谱仪来测量Cc^llCs元素所发出来射线能谱图，并比较这两幅图可知Cs元素所发岀射线的强度比Co强，换句话说不同物质所发出来的能谱是不一样的。再利用Nal(TI)闪烁谱仪來测定射线的吸收与物质吸收系数，本实验主要是研究了同一放射源Cs不同物质不同厚度的吸收系数。关键词：射线能谱图吸收系数引言：原了核由高能级向低能级跃迁时会辐射射线，它是一种波长极短的电磁波，其能量由原子核跃迁前后的能级差来表示即：射线与物质发生相互作用则产生次级电子或能量较低的射线，将射线的次

2、级电子按不同能量分别进行强度测量，从而得到辐射强度按能量的分布,即为"能谱〃。测量能谱的装置称为“能谱仪〃。闪烁探测辭是利用带电粒子或非带电粒子与某些物质的相互作用下转化成为带电粒子对物质原了的激发，从而会产生发光效应的特性来测虽射线的仪器。它的主要优点是即能测最各种类型的带电粒子，又能探测中性粒子；即能测量粒子强度，又能测量粒子能最;并且探测效率高。一、实验目的1、了解闪烁探测器的结构、原理；2、掌握Nal(T1)单晶Y闪烁谱仪的几个性能指标和测试方法;3、了解和电子学仪器的数据采集、记录方法和数据处理原理；4、了解Y射线与物质相互作用的特性；5、了解窄束Y射

3、线在物质屮的吸收规律及测量其在不同物质屮的吸收系数。二、实验原理A、Y射线能谱的测量某些物质的原子核能发牛衰变，放出我们肉眼看不见也感觉不到的射线，核辐射主要有a、B、Y三种射线。我们通过不同的实验仪器能够探测到这些肉眼无法看见的射线。本实验使用的是Y闪烁谱仪。Y闪烁谱仪内部含冇闪烁体，可以把射线的能量转变成光能。实验屮采用含TI(钳)的Nal晶体作Y射线的探测器。由原子物理学屮可知Y射线与物质的相互作用主要是光电效应、康普顿散射和正、负电子对产生这三种过程，最终实现了能谱图样的输出如下：图小的横处标CH表示道数，与能量成正比，纵处标表示强度，也就是射线的密集程

4、度，与计数成正比。显然多于实验产生了多个峰值，但是B/C/D这三个峰值的能量比较低，不适合我们记录，为了能够同时获得高能量以及大密集度的峰值我们选取最右端的峰值，也就是A峰。这个峰我们乂把它称为全能峰。实验过程中要保证最终的峰值与图中A峰的CH（道数）尽虽的接近，这样测得的结果才冇实验价值。由于射线与物质相互作川，导致射线通过一定厚度物质后，能量或强度冇一定的减弱,称为物质对射线的吸收。研究物质对射线的吸收规律，不同物质的吸收性能等，在防护核辐射、核技术应用和材料科学等许多领域都有重要意义。B、物质吸收系数P的测定本实验研究的主要是窄束V射线在物质屮的吸收规律。

5、所谓窄束Y射线是指不包括散射成份的射线束，通过吸收片后的Y光了，仅由未经相互作用或称为未经碰撞的光了所组成。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，这种现彖称为X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(1)具屮，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）。显然卩的人小反映了物质吸收Y射线能力的大小。实际工作中常用质量厚度Rm（g/cm2）來表示吸收体厚度，以消除密度的

6、影响。因此（1）式可表达为由于在相同的实验条件下，某一时刻的计数率N总与该时刻的Y射线强度I成正比，乂对（2）式取对数得：lnN=-如R+lnNoP(3)血二Ig-In"pR2—RlnlA夕源强与吸收体质虽密度关系曲线RCg/cm1-)山此可见，如果将吸收曲线在半対数处标纸上作图，将得出一条直线，如右图所示。叫"/厂可以从这条直线的斜率求出，即物质对射线的吸收能力也经常用半吸收厚度表示。所谓半吸收厚度就是使入射的射线强度减弱到一半时的吸收物质的厚度，记作：_ln2_0.693三、实验步骤：相対论效应实验谱仪res-02型出厂编号0441放大器型号rs232A、

7、Y射线能谱的测量1、収岀放射源Cs和Co,开机预热二十分钟；把了放射源"Cs放在先将放射源放入实验谱仪中适当的位置，调节放大倍数，调节高压。转动实验谱仪上的手柄，使闪烁体的位置对准放射源，使射线能够刚好入射进入闪烁体。2、分别测的全能谱并分析谱形。利用多道数据处理软件对所测得的谱形进行数处理,寻峰,半宽度记录，净面积记录,能量刻度，能量分辨率等数据。3、把⑶Cs换成60Co,重复以上步骤;4、然后将实验所得图像保留并打印；5、关闭RS能偶仪的时候要先把仪器上的调节开关全部打到0档，并把数据调到0再关闭仪器的电源。B、物质吸收系数U的测定1、打开电源，预热二十分钟

8、，调整合适的电压（700