γ射线的吸收实验报告.doc

射线的吸收一、实验目的：1. 了解射线在物质中的吸收规律。2. 掌握测量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m=/为质量吸收系数，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，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，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 吸收系数及半吸收厚度d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16695148291314611660105861663914905133311170310804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1.031.4821.9622.463.47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