吸收系數(shù)

1、γ射線的吸收與物質(zhì)吸收系數(shù)射線的吸收與物質(zhì)吸收系數(shù)μ的測(cè)定的測(cè)定光信息科學(xué)與技術(shù)光信息科學(xué)與技術(shù)081班08620124吳勇軍吳勇軍摘要：摘要：本實(shí)驗(yàn)用Nal(Tl)閃爍譜儀來分別測(cè)量60Co和137Cs在一組吸收片（鉛、銅或鋁）中的吸收曲線，并用最小二乘原理擬合求線性吸收系數(shù)。再根據(jù)已知一定放射源對(duì)一定材料的吸收系數(shù)來測(cè)量該材料的厚度。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：γ射線吸收系數(shù)μ引言：引言：原子核由激發(fā)態(tài)向較低激發(fā)態(tài)躍遷時(shí)會(huì)輻射γ射線，γ射線在約

2、10KeV到約10MeV范圍內(nèi)與物質(zhì)相互作用會(huì)產(chǎn)生三種效應(yīng)的一種：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、電子對(duì)效應(yīng)。窄束γ射線穿過物質(zhì)時(shí)其強(qiáng)度隨物質(zhì)的厚度的衰減服從指數(shù)規(guī)律。吸收系數(shù)μ是物質(zhì)原子序數(shù)z和γ射線能量的函數(shù)，γ射線的線吸收系數(shù)μ是三種效應(yīng)的線吸收系數(shù)之和。而物質(zhì)對(duì)γ射線的吸收能力也經(jīng)常用“半吸收厚度”表示。正文正文一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解γ射線與物質(zhì)相互作用的特性；2、了解窄束γ射線在物質(zhì)中的吸收規(guī)律及測(cè)量其在不同物質(zhì)中的吸收系數(shù)。

3、二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理物質(zhì)吸收系數(shù)物質(zhì)吸收系數(shù)μ的測(cè)定的測(cè)定γ輻射是處于激發(fā)態(tài)原子核損失能量的最顯著方式。光子(γ射線)會(huì)與下列帶電體發(fā)生相互作用：1）被束縛在原子中的電子；2）自由電子(單個(gè)電子)；3）庫(kù)侖場(chǎng)(核或電子的)；4）核子(單個(gè)核子或整個(gè)核)。這些類型的相互作用可以導(dǎo)致下列三種效應(yīng)中的一種：1）光子的完全吸收；2）彈性散射；3）非彈性散射。因此從理論上講，γ射線可能的吸收和散射有12種過程，但在從約10KeV到約10MeV

4、范圍內(nèi)，大部分相互作用產(chǎn)生下列過程中的一種：?低能時(shí)以光電效應(yīng)為主。一個(gè)光子把它所有的能量給予一個(gè)束縛電子；核電子用其能量的一部分來克服原子對(duì)它的束縛，其余的能量則作為動(dòng)能；?光子可以被原子或單個(gè)電子散射到另一方向，其能量可損失也可不損失。當(dāng)光子的能量大大超過電子的結(jié)合能時(shí)，光子與核外電子發(fā)生非彈性碰撞，光子的一部分能量轉(zhuǎn)移給電子，使它反沖出來，而散射光子的能量和運(yùn)動(dòng)方向都發(fā)生了變化，即所謂的康普頓效應(yīng)，光子能量在1MeV左右時(shí)，這是主

5、要的相互作用方式；?若入射光子的能量超過1.02MeV，則電子對(duì)的生成成為可能。在帶電粒子的庫(kù)侖場(chǎng)中，產(chǎn)生的電子對(duì)總動(dòng)能等于光子能量減去這兩個(gè)電子的靜止質(zhì)量能(2mc2=1.022MeV)。③高壓電源、放大器、多道脈沖幅度分析器；④Pb、Cu、Al吸收片若干。做γ射線吸收實(shí)驗(yàn)的一般做法是如上圖（a）所示，在源和探測(cè)器之間用中間有小圓孔的鉛磚作準(zhǔn)直器。吸收片放在準(zhǔn)直器中間前部分鉛磚對(duì)源進(jìn)行準(zhǔn)直；后部分鉛磚則濾去γ射線穿過吸收片時(shí)因發(fā)生康普

6、頓散射而偏轉(zhuǎn)一定角度的那一部分射線。這樣的裝置體積比較大，且由于吸收片前后兩個(gè)長(zhǎng)準(zhǔn)直器使放射源與探測(cè)器的距離較遠(yuǎn)，因此放射源的源強(qiáng)需在毫居里量級(jí)。但它的窄束性、單能性較好，因此只需閃爍計(jì)數(shù)器記錄。本實(shí)驗(yàn)中，在γ源的源強(qiáng)約2微居里的情況下，由于專門設(shè)計(jì)了源準(zhǔn)直孔（φ3?12mm），基本達(dá)到使γ射線垂直出射；而由于探測(cè)器前有留有一狹縫的擋板，更主要由于用多道脈沖分析器測(cè)γ能譜，就可起到去除γ射線與吸收片產(chǎn)生康普頓散射影響的作用。因此，實(shí)驗(yàn)裝

7、置就可如上圖（b）所示，這樣的實(shí)驗(yàn)裝置在輕巧性、直觀性及放射防護(hù)方面有前者無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，但它需要用多道分析器，在一般的情況下，顯得有點(diǎn)大材小用，但在本實(shí)驗(yàn)中這樣安排，可以說是充分利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件。四、實(shí)驗(yàn)步驟：四、實(shí)驗(yàn)步驟：物質(zhì)吸收系數(shù)μ的測(cè)定1.調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置，使放射源、準(zhǔn)直孔、閃爍探測(cè)器的中心位于一條直線上。2.在閃爍探測(cè)器和放射源之間加上0、1、2??片已知質(zhì)量厚度的吸收片（所加吸收片最后的總厚度要能吸收γ射線70%以上），進(jìn)行

8、定時(shí)測(cè)量（建議t=1200秒），并存下實(shí)驗(yàn)譜圖。3.計(jì)算所要研究的光電峰凈面積Ai=AgAb，這樣求出的Ai就對(duì)應(yīng)公式中的Ii、Ni。4.分別用作圖法和最小二乘法計(jì)算吸收片材料的質(zhì)量吸收系數(shù)。（1）依照上述步驟測(cè)量Pb、Al對(duì)137Cs的γ射線（取0.661MeV光電峰）的質(zhì)量吸收系數(shù)。（2）測(cè)量Pb、Al對(duì)60Co的γ射線（取1.17、1.33MeV光電峰或1.25MeV綜合峰）的質(zhì)量吸收系數(shù)（選做）。（3）利用Al對(duì)137Cs的γ射