γ射線的吸收

1、射線的吸收匡亞明學(xué)院理科強(qiáng)化部071242037 姚路馳一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 了解射線在物質(zhì)中的吸收規(guī)律。2. 掌握測(cè)量吸收系數(shù)的基本方法。二、實(shí)驗(yàn)原理：1. 窄束 射線在物質(zhì)中的吸收規(guī)律。射線在穿過(guò)物質(zhì)時(shí)，會(huì)與物質(zhì)發(fā)生多種作用，主要有光電效應(yīng)，康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)，作用的結(jié)果使 射線的強(qiáng)度減弱。準(zhǔn)直成平行束的 射線稱為窄束 射線，單能窄束 射線在穿過(guò)物質(zhì)時(shí)，其強(qiáng)度的減弱服從指數(shù)衰減規(guī)律，即： (1)其中 為入射 射線強(qiáng)度， 為透射 射線強(qiáng)度，x為 射線穿透的樣品厚度， 為線性吸收系數(shù)。用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)得透射率 與厚度 的關(guān)系曲線，便可根據(jù)（1）式求得線性吸收系數(shù) 值。為了減小測(cè)量誤差，提高測(cè)量

2、結(jié)果精度。實(shí)驗(yàn)上常先測(cè)得多組 與 的值，再用曲線擬合來(lái)求解。則： （2）由于 射線與物質(zhì)主要發(fā)生三種相互作用，三種相互作用對(duì)線性吸收系數(shù) 都有貢獻(xiàn)，可得： （3）式中 為光電效應(yīng)的貢獻(xiàn)， 為康普頓效應(yīng)的貢獻(xiàn)， 為電子對(duì)效應(yīng)的貢獻(xiàn)。它們的值不但與 光子的能量Er有關(guān)，而且還與材料的原子序數(shù)、原子密度或分子密度有關(guān)。對(duì)于能量相同的 射線不同的材料、 也有不同的值。醫(yī)療上正是根據(jù)這一原理，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)人體內(nèi)部組織病變的診斷和治療，如 光透視， 光CT技術(shù)，對(duì)腫瘤的放射性治療等。圖1表示鉛、錫、銅、鋁材料對(duì) 射線的線性吸收系數(shù)隨能量E 變化關(guān)系。圖中橫座標(biāo)以 光子的能量 與電子靜止能量mc2的比值為單位，

3、由圖可見(jiàn)，對(duì)于鉛低能 射線只有光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)，對(duì)高能 射線，以電子對(duì)效應(yīng)為主。為了使用上的方便，定義m=/為質(zhì)量吸收系數(shù)，為材料的質(zhì)量密度。則（1）式可改寫(xiě)成如下的形式： （4）式中xm=x，稱為質(zhì)量厚度，單位是g/cm2。半吸收厚度x1/2：物質(zhì)對(duì) 射線的吸收能力也常用半吸收厚度來(lái)表示，其定義為使入射 射線強(qiáng)度減弱到一半所需要吸收物質(zhì)的厚度。由（1）式可得： （5）顯然也與材料的性質(zhì)和 射線的能量有關(guān)。圖2表示鋁、鉛的半吸收厚度與E 的關(guān)系。若用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得半吸收厚度，則可根據(jù)（4）求得材料的線性吸收系數(shù)值。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求1按圖3檢查測(cè)量裝置，調(diào)整探測(cè)器位置，使放射源、準(zhǔn)直孔、探測(cè)

4、器具有同一條中心線。2打開(kāi)微機(jī)多道系統(tǒng)的電源，使微機(jī)進(jìn)入多道分析器工作狀態(tài)（UMS）。3選擇合適的高壓值及放大倍數(shù)，使在顯示器上得到一個(gè)正確的60Co 能譜。4測(cè)量不同吸收片厚度x的60Co的能譜，并從能譜上計(jì)算出所要的積分計(jì)數(shù) 。5測(cè)量完畢，取出放射源，在相同條件下，測(cè)量本底計(jì)數(shù) 。6把高壓降至最低值，關(guān)斷電源。7用最小二乘法求出 吸收系數(shù)及半吸收厚度d四、數(shù)據(jù)處理Pb樣品編號(hào)11+21+2+31+2+3+41+2+3+4+5厚度/cm0.2350.4460.6470.8931.100計(jì)數(shù)16695148291314611660105861663914905133311170310804平均

5、計(jì)數(shù)166671486713238.511681.510695扣本底計(jì)數(shù)1010083006671.55114.54128上圖得則Cu樣品編號(hào)12341+4厚度1.0301.4722.0102.4403.470計(jì)數(shù)145791297911545105499342145151302911461107849358平均計(jì)數(shù)14547130041150310666.59350扣本底計(jì)數(shù)7980643749364099.52783上圖得則Al樣品編號(hào)12341+4厚度1.031.4821.9622.463.47計(jì)數(shù)17936169931622915623144341770516900160201561514526平均計(jì)數(shù)17820.516946.516124.51561914480扣本底計(jì)數(shù)11253.510379.59557.590527913上圖得則五、思考題1本實(shí)驗(yàn)中計(jì)數(shù)來(lái)自于哪些作用過(guò)程， 應(yīng)如何選取。答：Ix的選取首先是取100s的計(jì)數(shù)率，多次取平均后再減去本底計(jì)數(shù)率得到。2實(shí)驗(yàn)布置中，為什么要把放射源、準(zhǔn)直孔、探測(cè)器的中心保持在同一直線上？答：把放射源、準(zhǔn)直孔、探測(cè)器的中心保持在同一直線上既可以使