試驗2γ射線的吸收

1、實驗2 丫射線的吸收實驗?zāi)康?了解丫射線在物質(zhì)中的吸收規(guī)律。2. 測量丫射線在不同物質(zhì)中的吸收系數(shù)。3. 學(xué)習(xí)正確安排實驗條件的方法。實驗內(nèi)容1. 選擇良好的實驗條件，測量 60Co的丫射線在一組吸收片鉛、銅或鋁中的吸收曲 線，并由半吸收厚度定出線性吸收系數(shù)。2. 用最小二乘直線擬合的方法求線性吸收系數(shù)。原理1. 窄束丫射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律丫射線與物質(zhì)發(fā)生相互作用時，主要有三種效應(yīng)：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對效應(yīng)當(dāng)丫射線能量大于1.02MeV時，才有可能產(chǎn)生電子對效應(yīng)。準(zhǔn)直成平行束的 丫射線，通常稱為窄束 丫射線。單能的窄束 丫射線在穿過物質(zhì)時，其 強度就會減弱，這種現(xiàn)象稱為丫射線的吸收。

2、丫射線強度的衰減服從指數(shù)規(guī)律，即(i)=I oe-：x = I oe其中Io, I分別是穿過物質(zhì)前、后的 丫射線強度，x是丫射線穿過物質(zhì)的厚度單位是 cm, 了是三種效應(yīng)截面之和，N是吸收物質(zhì)單位體積中的原子數(shù)，卩是物質(zhì)的線性吸收系數(shù) =crrN，單位為cm-1。顯然的大小反映了物質(zhì)吸收丫射線能力的大小。n總是與該時刻的 丫射線強度I成正比,1式可以得到：由于在相同的實驗條件下，某一時刻的計數(shù)率 因此I與x的關(guān)系也可以用n與x的關(guān)系來代替。由S 1卩射線的吸收-LXn = noe 2In n =ln n0 - =x3可見，如果在半對數(shù)坐標(biāo)紙上繪制吸收曲線，那么這條吸收曲線就是一條直線，該直線的

3、斜率的絕對值就 是線性吸收系數(shù)卩。由于丫射線與物質(zhì)相互作用的三種效應(yīng)的截面 都是隨入射丫射線的能量E Y和吸收物質(zhì)的原子序數(shù) Z 而變化，因此單能丫射線的線性吸收系數(shù) 是物質(zhì)的 原子序數(shù)Z和能量E Y的函數(shù)。咕cp式中Jph、Jc、Jp分別為光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、電子對效應(yīng)的線性吸收系數(shù)。其中5%hZ5.訂Z%Z2圖2給出了鉛、錫、銅、鋁對 丫射線的線性吸收系數(shù)與 丫射線能量的關(guān)系曲線。叮 QZI 2510 您紀(jì) too eoo (000圖2 一鉛,m.洞.務(wù)對V肘線的吸狡系數(shù)和能員的關(guān)系物質(zhì)對丫射線的吸收系數(shù)也可以用質(zhì)量吸收系數(shù)Mm來表示。此時指數(shù)衰減規(guī)律可表示. 1為I =1代一竊冷，其中

4、 =，單位是cm2/g ； p是物質(zhì)的密度，單位是 g/cm3; xm表示物質(zhì)的質(zhì)量厚度，冷=xL，單位是g/cm2。因為式中Na是阿佛加德羅常數(shù)，A是原子質(zhì)量數(shù)。所以質(zhì)量吸收系數(shù)與物質(zhì)的狀態(tài)和物理狀態(tài) 無關(guān)，使用質(zhì)量吸收系數(shù)比線性吸收系數(shù)要更方便些。d1。從1式可以得出di/2和m的關(guān)系2物質(zhì)對丫射線的吸收能力也常用“半吸收厚度表示。所謂“半吸收厚度就是使入射 的丫射線強度減弱到一半時的吸收物質(zhì)厚度，記作 為:0.693由此可見，d1也是吸收物質(zhì)的原子序數(shù) Z和丫射線能量Ey的函數(shù)。圖3表示了鉛和鋁的半2吸收厚度與丫射線的能量的關(guān)系。通常利用半吸收厚度可以粗略定出丫射線的能量。OJ f.O

5、fJ 2.0 ej 王 Q 3J圖3半吸枚厚度和卩射線能量的關(guān)系一因此，要求線性吸收系數(shù)時， 可以由吸收曲線計算斜率的方法得到，也可以由吸收曲線圖解求出半吸收厚度從而推算得到。以上兩種方法都是用作圖方法求得線性吸收系數(shù)的，其特點是直觀、簡單，但誤差比擬大。較好的方法是用最小二乘方法直線擬合來求得線性吸收 系數(shù)。對于一系列的吸收片厚度 Xi、X2、Xk 假定Xi沒有誤差，測到一系列的計數(shù)值 Ni、N2、Nk 這些計數(shù)值都正比于射線強度，經(jīng)計算得到一系列的計算率n=Nti那么由3式有 y二ax b其中斜率a 即為一卩與截距b的計算公式為WWxlnn -WxWln nWWx2 -WXI2,Wln n

6、Wx2 -Wxln nWx b22WWx2 _Wx2k式中Wx=為WiXj Wi表示yln ni的權(quán)重，其他類似。Wi的計算如下假定本底不大i斗和本底誤差可以忽略y - lnni a和b的標(biāo)準(zhǔn)誤差為12In ni-aWWWx2 - Wx2yWx2WWx2 -Wx2 y式中；y二就成為獲得準(zhǔn)確結(jié)果的主要因素。，：i = % Yi，其中yi是測量值，yi是擬合值k - 2根據(jù)丫吸收的原理，可以制成各種料位計、密度計、厚度計等。目前這類儀器正在一些 工業(yè)部門中逐步得到推廣。2. 關(guān)于丫吸收實驗條件的安排上面的討論都是指的窄 束丫射線的吸收過程。從實際 的實驗條件來看，探測器記錄 下來的脈沖數(shù)可能有五

7、個來 源見圖4,圖中1透過 吸收物質(zhì)的丫射線；2由周 圍物質(zhì)散射而進入的 丫射線； 3 與吸收物質(zhì)發(fā)生小角散 射而進入的次級 丫射線；4 在探測器對源所張立體角以 外的丫射線被吸收物質(zhì)散射 而進入；5本底。其中只有 第一類射線是我們要的透射強度，因此選擇良好的實驗條件以減少后四類射線的影響，實驗時要合理的選擇吸收片與放射源、吸收片與探測器之間的相對位置以獲得良好的實驗結(jié)果。實驗裝置鉛準(zhǔn)直器、 鉛吸丫片 0B定標(biāo)器實驗設(shè)備:通用探頭FJ-3671個智能疋標(biāo)器FH-463B1臺吸收片鉛、銅、鋁各5片鉛準(zhǔn)直器 12mm4個放射源60Co1個實驗步驟1. 調(diào)整裝置，使放射源、準(zhǔn)直恐、探測器的中心處于一

8、條直線上2. 選擇吸收片的適宜位置，使小角散射的次級 丫射線影響較小稱為良好的幾何條件和影響較大稱為不好的幾何條件的情況下，各做一條對鉛材料的丫吸收曲線，各點統(tǒng)計誤差要求小于23%。3. 在良好的幾何條件下， 做一條對銅或鋁的 丫吸收曲線，各點統(tǒng)計誤差要求小于 2 3%。4. 測量丫射線在鉛和銅中的吸收曲線時，所加吸收片的總厚度應(yīng)不小于3各半吸收厚度，對鋁要求不小于 2個半吸收厚度數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析1. 計算鉛、銅或鋁的半吸收厚度，并計算其誤差2. 作出相應(yīng)丫吸收曲線圖思考題1. 什么叫丫射線被吸收了？為什么說 丫射線通過物質(zhì)時沒有確定的射程？2. 什么樣的幾何布置條件才是良好的幾何條件？實驗裝置中吸收片的位置應(yīng)當(dāng)放在 靠近放射源還是靠