γ射线的吸收实验报告

γ射线的吸收实验报告实验报告：γ射线的吸收实验一、实验目的通过实验探究γ射线的吸收规律，分析各种不同物质对γ射线吸收的影响。

二、实验原理γ射线是一种能量很高的电磁辐射，对物质有很强的透射能力。

当γ射线通过不同物质时，会发生吸收现象，即射线的强度会发生变化。

主要影响γ射线吸收的因素包括物质的厚度、密度、原子序数等。

实验中通过改变不同材料的厚度和密度，来研究γ射线吸收规律。

三、实验器材和试剂1.γ射线源：用于发射γ射线的辐射源。

2.安全屏蔽装置：用于屏蔽γ射线的辐射。

3.各种材料：如不同厚度和密度的铅片、铝片等。

四、实验步骤1.取一块铝片作为基准样品，记录γ射线源发出的射线强度。

2.依次将铅片放在铝片上，每次增加一块铅片并记录射线强度，直到达到一定厚度。

3.记录各个厚度下的射线强度，计算吸收率。

4.将铝片和不同厚度的铅片放在γ射线源和探测器之间，记录射线强度和各种材料的厚度、密度。

5.分析各个实验结果，总结出γ射线的吸收规律。

五、实验数据和结果实验结果如下表所示：材料，厚度（cm），密度（g/cm³），射线强度（cps）:-----，:--------:，:----------:，:------------:铝片，0，2.7，600铝片+铅片，0+0.5，11.3，500铝片+铅片，0+1.0，11.3，300铝片+铅片，0+1.5，11.3，100铝片+铅片，0+2.0，11.3，50铝片+铅片，0+2.5，11.3，20根据实验数据，可以绘制γ射线强度与不同厚度材料的关系图。

根据实验数据和图表分析可得到结论：随着铅片厚度的增加，γ射线的吸收率逐渐增大，射线强度逐渐减小。

当铅片厚度超过2.5cm时，射线强度已经变得非常弱。

六、讨论和分析1.实验结果符合γ射线的吸收规律。

厚度越大，吸收率越高。

2.实验中使用了铝片作为基准样品，因为铝对γ射线的吸收相对较低，便于观察强度的变化。

铅作为一种重金属，对γ射线有较高的吸收能力，可以用于改变吸收率。

实验二γ射线的吸收一、实验目的：1、了解γ射线在物质中的吸收规律；2、测量γ射线在不同介质中的吸收系数。

二、实验器材：1、KZG03C辐射检测仪一台；2、Cs137点放射源一个；3、铅准直器一个；4、40×40×dcm3的水泥、铝、铁、铜、铅吸收屏若干块（附屏支架）；5、手套、长钳夹子、尺子、绳子各一套。

三、实验原理：天然γ射线与物质相互作用的三种主要形式：光电效应、康普顿散射和形成电子对效应。

由于三种效应的结果，γ射线通过物质时发生衰减（吸收），其总衰减系数应为三者之和：μ=τ+σ+κ实验证明，γ射线在介质中的衰减服从指数规律：式中：I为射线经过某一介质厚度的仪器净读数（减去本底）；I0为起始射线未经过介质的仪器净读数（减去本底）；d 为介质厚度，单位为cm;dm 为介质面密度，单位为g/cm 2 ；μ为γ射线经过介质的线吸收系数，单位为cm-1；μm 为γ射线经过介质的质量吸收系数，单位为g/cm 2 ；半吸收厚度：为使射线强度减少一半时物质的厚度，即四、实验内容：1.选择良好的测量条件（窄束），测量Cs 137源的γ射线在同一组吸收屏（水泥、铝、铁、铜、铅）中的吸收曲线，并由半厚度定出吸收系数；2.用最小二乘拟合的方法计算出吸收系数与1中的结果进行比较；3.测量不同散射介质时（同一角度，同一厚度）γ射线的强度。

五、实验步骤：1.吸收实验1)调整装置，使放射源、准直孔、探测器的中心在一条直线上；2)测量本底I0’；3)将源放入准直器中，测量无吸收屏时γ射线强度I 0”；4)逐渐增加吸收屏，并按相对误差在N±δ的要求测出对应厚度计数I d’，每个点测三次取平均植；5)更换一种吸收屏，重复步骤4，测量时注意测量条件不变。

吸收实验装置原理图：六、数据分析与处理：1. 吸收实验：表1 本底数据读数一读数二读数三均值117123128122.7表2 有放射源无吸收介质数据第一次第二次第三次平均值IO=I 有源-I 本底587 663 606 618.7 496表3 有介质时增加的厚度mm 总厚度mm 第一次第二次第三次平均值I=I 平均-I 本底Ln(I/IO)本底117 123 128 122.67无介质0 0 587 663 606 618.67Fe 10.3 10.3 308 306 322 312 189.3333333 -0.9630710.47 20.77 225 250 221 232 109.3333333 -1.5121710.33 31.1 178 150 141 156.33 33.66666667 -2.6900710.37 41.47 137 126 137 133.33 10.66666667 -3.839457.94 49.41 136 114 136 128.67 6 -4.4148210.62 49.73 113 122 108 114.33 -8.333333333 #NUM! Al 19.803 19.803 404 430 432 422 299.3333333 -0.5050221.7 41.503 278 312 309 299.67 177 -1.0304319.62 61.123 239 236 231 235.33 112.6666667 -1.4821422.1 83.223 196 203 223 207.33 84.66666667 -1.7678520.25 103.473 164 160 174 166 43.33333333 -2.4376520.58 124.053 152 157 132 147 24.33333333 -3.0147318.9 142.953 125 136 145 135.33 12.66666667 -3.6676 Pb 5.4 5.4 179 193 178 183.33 60.66666667 -2.101183.72 9.12 140 153 151 148 25.33333333 -2.974455.2 14.32 119 115 116 116.67 -6 #NUM! 大理石21 21 415 404 395 404.67 282 -0.5646724 45 301 265 283 283 160.3333333 -1.1293220 65 228 223 242 231 108.3333333 -1.5213623 88 174 185 193 184 61.33333333 -2.0902520.5 108.5 163 174 157 164.67 42 -2.4689123 131.5 129 166 151 148.67 26 -2.9484820.5 152 157 128 145 143.33 20.66666667 -3.1780519.5 171.5 118 120 131 123 0.333333333 -7.30519 图1 γ射线在不同介质中的吸收曲线表4 吸收系数比较介质原子序数半厚度(cm) 吸收系数(cm-1 /g) 拟合吸收系数(cm-1 /g) 水泥多种元素 2.1713360.259780.3192铝13 2.8094970.241910.2467铁26 0.7630510.8694780.9084铅82 0.209617 3.57627 3.3067七、实验结果和心得体会通过实验我们可以知道，不同的材料对射线的吸收是不一样的。

实验1.3 射线的吸收实验时间：2010年10月21日【摘要】实验中我们分别探究了γ射线在铜，铝，铅中的吸收规律。

通过这次实验我们希望了解γ射线在物质中的吸收规律，同时掌握测量γ吸收系数的基本方法。

【引言】γ射线在穿透物质时，会被物质吸收，吸收作用的大小用吸收系数来表示。

物质的吸收系数的值与γ射线的能量有关，也与物质本身的性质有关。

正确测定物质的吸收系数，在核技术的应用与辐射防护设计中具有十分重要的意义。

例如工业上广泛应用的料位计、密度计、厚度计，医学上的γ照相技术等都是根据这一原理研究设计的。

【关键词】铜 铝 铅γ射线 吸收【正文】一、 实验原理1.窄束 射线在物质中的吸收规律。

γ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γ射线的强度减弱。

准直成平行束的γ射线称为窄束γ射线，单能窄束γ射线在穿过物质时，其强度的减弱服从指数衰减规律，即：其中I 0为入射γ射线强度，I x 为透射γ射线强度，x 为γ射线穿透的样品厚度，μ为线性吸收系数。

用实验的方法测得透射率T=I x /I 0与厚度x 的关系曲线，便可根据（1）式求得线性吸收系数μ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 I x 与x 的值，再用曲线拟合来求解。

则：ln I x =ln I 0−μx （2）由于γ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μ都有贡献，可得：μ=μph +μc +μp （3）式中μph 为光电效应的贡献， μc 为康普顿效应的贡献，μp 为电子对效应的贡献。

它们的值不但与γ光子的能量E r 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γ射线不同的材料、μ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x 光透视，x 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γ射线的线性吸收系数μ随能量E变化关系。

伽马射线的吸收实验分析报告伽马射线是一种高能电磁辐射，它具有较强的穿透能力和高能量。

为了研究伽马射线在物质中的吸收特性，我们进行了一系列的实验，并对实验结果进行了详细的分析。

实验目的：1.研究伽马射线在不同物质中的吸收情况；2.了解伽马射线的穿透能力和吸收特性；3.探究伽马射线吸收实验的应用价值。

实验装置：1. 伽马射线源：选用共振核素Cesium-137 (Cs-137)。

2.探测器：采用闪烁体探测器，记录伽马射线的强度变化。

3.不同材料：如铅、铝、聚乙烯等具有不同密度和原子序数的材料。

实验步骤：1.将伽马射线源定位在一定距离的位置上，探测器放置在伽马射线源的背面，预留一定的触发时间。

2.依次将铅、铝和聚乙烯等材料放置在伽马射线源和探测器之间，记录不同材料下的伽马射线强度。

3.根据伽马射线的强度变化情况，分析不同材料对伽马射线的吸收程度。

实验结果与分析：我们进行了三组实验，分别使用了铅、铝和聚乙烯作为吸收材料。

我们记录了不同材料下伽马射线的强度变化情况。

首先，当伽马射线通过铅材料时，我们观察到伽马射线的强度明显减弱。

这是因为铅具有较高的密度和原子序数，能够对伽马射线产生较强的吸收作用。

所以，铅是一种比较好的屏蔽伽马射线的材料。

其次，当伽马射线通过铝材料时，尽管铝的密度较低，但其原子序数较高，对伽马射线也有一定的吸收作用。

与铅相比，铝的吸收效果较弱。

这可能是因为伽马射线的穿透能力与其能量有关，而铝的原子序数相对较小，无法有效吸收高能伽马射线。

最后，当伽马射线通过聚乙烯材料时，我们观察到伽马射线的强度几乎没有明显的减弱。

这是因为聚乙烯的密度较低，原子序数也很小，无法有效吸收伽马射线。

因此，聚乙烯对伽马射线的屏蔽效果很差。

通过对实验结果的分析，我们可以得出以下结论：1.伽马射线的穿透能力与所穿过材料的密度和原子序数有关。

密度和原子序数较大的材料对伽马射线具有较强的吸收能力。

2.铅是一种较好的屏蔽伽马射线的材料，其吸收能力远远高于铝和聚乙烯。

γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定光信息081 邵顺富 08620122摘要：本实验采用Nal(Tl) 闪烁谱仪来测量Co 和Cs 元素所发出来γ射线能谱分布规律与窄束γ射线在在Pb 、Al 中的吸收规律。

不同厚度的同一物质对相同能量γ射线的吸收能力不同；而同一物质对于不同能量γ射线的吸收系数μ也有一定的变化。

通过此次实验，了解物质对γ射线的吸收并掌握物质吸收系数μ的测定方法。

关键词：闪烁谱仪 吸收规律 吸收系数μ引言：当核辐射的能量全部耗尽在闪烁体内时，探测器输出脉冲幅度与入射粒子能量成正比，因此可以根据对脉冲幅度谱的分析来测定核粒子的能谱。

NaI(Tl)单晶γ谱仪既能对辐射强度进行测量，又可作辐射能量分析，同时具有对γ射线探测效率高和分辨时间短的优点，是目前广泛使用的一种辐射探测装置。

在工业、医学的应用领域及核物理实验中，NaI(Tl)单晶γ能谱仪有相当广泛的用途。

一、实验背景19世纪末至20世纪初，人们试图将伽利略变换和力学相对性原理推广到电磁学和光学时遇到了困难；实验证明对高速运动的物体伽利略变换是不正确的，实验还证明在所有惯性参照系中光在真空中的传播速度为同一常数。

在此基础上，爱因斯坦于1905年提出了狭义相对论；并据此导出从一个惯性系到另一惯性系的变换方程即“洛伦兹变换”。

二、实验目的1．了解γ射线与物质相互作用的特性；2．了解窄束γ射线在物质中的吸收规律；3．测量其在不同物质中的吸收系数。

三、实验原理γ辐射是处于激发态原子核损失能量的最显著方式，其产生的原因主要有：①α、β衰变引起的副产品；②核反应；③基态激发。

γ射线会与被束缚在原子中的电子、自由电子、库仑场、核子等带电体发生相互作用，大部分作用是光电效应、康普顿效应、电子对效应中的一种。

低能时以光电效应为主；当光子能量大大超过电子的结合能时，以康普顿效应为主；只有当入射光子能量超过1.02MeV ，电子对的生成才成为可能。

本实验研究的主要是窄束γ射线在物质中的吸收规律。

γ射线能谱测量实验报告篇一：γ射线能谱的测量及γ射线的吸收γ射线能谱的测量及γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定【摘要】原子核从激发态跃迁到较低能级或基态跃迁能产生γ射线，实验，将γ射线的次级电子按不同能量分别进行强度测量，从而得到γ辐射强度按能量的分布。

并通过测量γ射线在不同物质中的吸收系数，了解γ射线在不同物质中的吸收规律。

【关键字】γ闪烁谱仪γ射线能谱物质吸收系数当今的世界，以对核技术进行了相当广泛的运用。

从1896年法国科学家A.H.Becquerel发现放射性现象开始，经过M.Curie一些新放射性元素的发现及其性质进行研究后，人类便进入了原子核科学时代。

在原子核发生衰变时，会发出α、β、γ射线，核反应时会产生各种粒子。

人们根据射线粒子与物质相互作用的规律，研制了各种各样的探测器。

这些探测器大致可以分为“信号型”和“径迹型”两大类。

径迹型探测器能给出粒子运动的径迹，有的还能测出粒子的速度、性质等，如核乳胶、固体径迹探测器、威尔逊云室、气泡室、多丝正比室等。

而信号型探测器根据工作物质和原理的不同，又可分为气体探测器、半导体探测器、闪烁探测器。

其中闪烁探测器的工作物质是有机或无机的晶体闪烁体，射线与闪烁体相互作用，会使其电离激发而发射荧光。

从闪烁体出来的光子与光电倍增管的光阴极发生光电效应而击出光电子，光电子在管中倍增，形成电子流，并在阳极负载上产生电信号。

如NaI(TI)单晶γ探测器。

γ射线是由原子核的衰变产生的，当原子核从激发态跃迁到较低能态或基态时，就有可能辐射出不同能量的γ射线。

人们已经对γ射线进行了很多研究，并在很多方面加以运用。

像利用γ射线杀菌，γ探伤仪等。

然而不恰当的使用γ射线也会对人类产生一定的危害。

γ射线的穿透力非常强，如果在使用过程中没有有效的防护，长时间被放射性元素照射的话可能发生细胞癌变。

在对γ射线进行了大量的研究后发现，按能量的不同，可以对其进行强度测量，从而得到γ辐射强度按能量的分布（能谱）。

浙江师范大学实验报告实验名称物质吸收系数μ测定班级物理071姓名骆宇哲学号07180132同组人沈宇能实验日期09/12/24室温气温γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定摘要：本实验中学生将了解γ射线与物质相互作用的特性；窄束γ射线在物质中的吸收规律；测量γ在不同物质中的吸收系数关键词：吸收体厚度吸收体质量密度全能峰引言：伽马射线是波长小于0.1纳米的电磁波，是比X射线能量还高的一种辐射，它的能量非常高。

通过对γ射线谱的研究可了解核的能级结构。

γ射线有很强的穿透力，工业中可用来探伤或流水线的自动控制。

γ射线对细胞有杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤。

军事上，伽马射线也被用来做成伽马射线弹等核武器。

同时探测伽玛射线有助天文学的研究。

当人类观察太空时，看到的为“可见光”，然而电磁波谱的大部份是由不同辐射组成，当中的辐射的波长有较可见光长，亦有较短，大部份单靠肉眼并不能看到。

通过探测伽玛射线能提供肉眼所看不到的太空影像。

正文：一、实验内容1．测量137Cs的γ射线（取0.661MeV光电峰）在一组吸收片（铅、铜或铝）中的吸收曲线，并用最小二乘原理拟合求线性吸收系数。

2．根据已知一定放射源对一定材料的吸收系数来测量该材料的厚度。

二、实验步骤1．调整实验装置，使放射源、准直孔、闪烁探测器的中心位于一条直线上。

2．在闪烁探测器和放射源之间加上1片、2片、3片、4片已知质量厚度的吸收片如Pb、Al（所加吸收片最后的总厚度要能吸收γ射线70%以上），进行定时测量，并存下实验谱图。

3．根据软件测得相关数据并记录下来。

4、根据各个能谱图中光电峰的净面积S（与总计数率N成正比）和相应的吸收片厚度的关系画lnN-R直线，用二乘法求直线的斜率。

即为用作图法算吸收片材料的质量吸收系数。

三、实验数据1、测量Al对137Cs的吸收系数Al的密度为ρ=2.7g/cm3预置时间设为300秒电压858伏找137Cs放射源准直孔和闪烁探测器的中心对准位置的位置时，所测得的数据如下表。

实验报告γ射线能谱测定及γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定实验目的：1.学习使用谱仪测定γ射线的能谱。

2.通过实验测定不同物质对γ射线的吸收比例，确定物质的吸收系数μ。

实验原理：1.γ射线能谱测定：γ射线是电磁波谱中能量较高的一种，具有较强的穿透力。

通过使用谱仪，可以测定γ射线的能量分布，也称为能谱。

2.γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定：当γ射线穿过物质时，会与物质中的原子相互作用，包括散射、吸收等过程。

吸收系数μ表示单位长度物质对γ射线的吸收能力，是一个与物质本身性质相关的参数。

实验步骤：1.连接γ射线源和能谱仪，打开仪器，并调整合适的工作电压和放大倍数。

2.调整谱仪下方的定位器，使得探测器能够垂直于γ射线的入射方向。

3.选择一种物质样品，如铅，将其放在射线路径上，并记录下γ射线的能谱。

4.移除铅样品，选择其他物质样品进行测量，如铝、铁等，依次记录下γ射线的能谱。

5.根据能谱中的峰值位置和峰值强度，分析γ射线经过不同物质时的吸收情况。

实验结果：1.γ射线能谱测定结果：通过测量，得到γ射线的能谱图，并标出不同能量区间的峰值。

2.γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定结果：根据能谱分析，得到不同物质对γ射线的吸收比例，计算出它们的吸收系数μ。

实验讨论：1.γ射线的能谱测定是否准确和完整。

2.不同物质对γ射线的吸收程度是否与预期一致。

3.吸收系数μ的大小是否符合物质的性质和密度等参数。

实验结论：1.γ射线能谱可以通过谱仪测定，并且能够分析出不同能量区间的峰值。

2.不同物质对γ射线的吸收比例不同，吸收系数μ也因此而有所差异。

3.本实验所测得的吸收系数μ结果应该与物质的性质和密度等参数相符合。

实验中可能存在的误差：1.谱仪的仪器误差。

2.样品的放置位置和角度不准确。

3.γ射线的能量分辨能力不够精确。

改进方案：1.使用更高精度的谱仪。

2.对样品的放置进行更精确的定位和角度调整。

3.使用具有更高能量分辨能力的γ射线源。

中国石油大学 近代物理实验 实验报告 成 绩：班级：应用物理学09-2班 姓名：王国强 同组者：庄显丽 教师：γ射线的吸收【实验目的】1、进一步认识γ射线与物质相互作用的规律。

2、测量不同能量的窄束γ射线在不同物质中的吸收系数。

【实验原理】γ射线与物质发生作用时，主要有三种效应：光电效应、康普顿效应和电子对效应。

对于低能γ射线，与物质的作用以光电效应为主，如果γ射线能量接近1MeV ，康普顿效应将占主导地位，而当γ射线能量超过1.02MeV 时，就有可能产生电子对效应。

准直成平行束的γ射线，通常称为窄束γ射线。

单能的窄束γ射线在穿过物质时，由于上述三种效应，其强度会减弱，这种现象称为γ射线的吸收。

γ射线强度的衰减服从指数规律，即x x N e I e I I r μσ--==00 （9-3-1）其中I 0和I 分别是穿过吸收物质前、后的γ射线强度，x 是γ射线穿过吸收物质的厚度（单位为㎝），σr 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原子数，μ是吸收物质的线性吸收系数（N r σμ=，单位为㎝-1）。

显然μ的大小反映了吸收物质吸收γ射线能力的大小。

需要注意的是，由于γ射线与吸收物质相互作用的三种效应的截面都是随入射γ射线的能量γE 和吸收物质的原子序数Z 而变化，所以线性吸收系数μ是吸收物质的原子序数Z 和γ射线能量γE 的函数。

考虑到σr 是光电、康普顿、电子对三种效应截面之和，那么线性吸收系数μ就可以表示为p c ph μμμμ++= （9-3-2）式中ph μ、c μ、p μ分别为光电、康普顿、电了对效应的线性吸收系数，且⎪⎩⎪⎨⎧∝∝∝25Z Z Z p c ph μμμ （9-3-3） 从中可以看出线性吸收系数μ与吸收物质的原子序数Z 之间的复杂关系。

对于线性吸收系数μ与γ射线能量γE 之间的关系也比较复杂，并且随吸收物质的不同而存在显著差别。

图9-3-1给出了铅、锡、铜、铝对γ射线的线性吸收 系数μ与γ射线能量γE 之间的关系曲线。

实验报告γ射线能谱测定及γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定γ射线能谱测定以及γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定实验报告摘要原子核的能级跃迁可以产生伽马射线，通过测量γ射线的能量分布，可确定原子核激发态的能级，这对于放射性分析，同位素应用及鉴定核素等都有重要意义。

同时通过学习了解伽马射线与物质相互作用的特性,测定窄束γ射线在不同物质中的吸收系数μ。

本实验通过使用伽马闪烁谱仪测定不同的放射源的γ射线能谱；根据当γ光子穿过吸收物质时，通过与物质原子发生光电效应、康普顿效应和电子对效应损失能量。

闪烁体分子电离和激发，退激时发出大量光子，闪烁光子入射到光阴极上，光电效应产生光电子，电子会在阳极负载上建立起电信号等原理，对γ射线进行研究。

γ射线，又称γ粒子流，是原子核能级跃迁蜕变时释放出的射线，波长短于0.2埃的电磁波，具有很强的穿透性。

本实验将γ射线的次级电子按不同能量分别进行强度测量，通过电子学仪器得到它的能谱图。

实验中使用NaI单晶γ闪烁谱仪对γ的能谱进行测定。

最后得到γ射线在160道数及320道数位置的一些相关数据。

在这些位置它的数量和能量的值都比较合适，有一定数量，又有一定的穿透能力。

实验中将了解NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪是如何测量γ射线的能谱，NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪的结构、原理与特性；掌握NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪整套装置的操作、调整和使用方法。

并通过对137Cs和60Co 放射源γ能谱的测量，加深对γ射线与物质相互作用的理解以及通过该实验了解多道脉冲幅度分析器在NaI(Tl)单晶γ谱测量中的数据采集及其基本功能。

在第一个实验的基础上，采用NaI闪烁谱仪测全能峰的方法测量137Cs的γ射线在铅、铝材料中的吸收系数。

并且通过实验对核试验安全防护的重要性有初步的认识。

关键词γ射线吸收系数μ60Co、137Cs放射源能谱NaI单晶γ闪烁谱仪多道分析器引言γ射线首先由法国科学家P.V.维拉德发现，γ射线是光子，是由原子核的衰变产生的，当原子核从激发态跃迁到较低能态或基态时，就有可能辐射出γ射线。

百度文库•让每个人平等地捉升口我近代物理实验报告Y射线的吸收与物质吸收系数测定学班姓学时院级名号间数理与信息工程学院光信081班086201142011年04月27日Y射线的吸收与物质吸收系数u的测定班级：光信081 姓名：陈亮学号：08620114摘要：学会Nal （T1）单晶T闪烁体整套装置的操作、调整和使用；在此基础上测量137Cs和60Co 的T能谱，求出能量变化率、唸康比、线性等各项指标，并分析谱形；了解多道脉冲幅度分析器在Nal（Tl）单晶T谱测量中的数据采集及英基本功能，在数拯处理中包括对谱形进行光滑、寻峰，曲线拟合等。

通过测量137Cs和60Co的T射线的吸收曲线，研究T射线与物质（被束缚在原子中的电子、自有电子、库仑场、核子）相互作用的特性，了解窄束丁射线在物质中的吸收规律及测量其在不同物质中的吸收系数。

关键字：T射线能谱物质吸收系数U光电效应康普顿效应电子对效应引言：原子核由髙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”。

闪烁探测器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子的激发，从而会产生发光效应的特性来测量射线的仪器。

它的主要优点是即能测量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，又能测量粒子能量：并且探测效率高。

Y，又称Y粒子流，是能级跃迁蜕变时释放出的射线，是波长短于0.2埃的电磁波。

首先由科学家P.V.维拉徳发现，是继（I、后发现的第三种射线。

原子和核反应均可产生丫射线。

Y射线的波长比X射线要短，所以丫射线具有比还要强的穿透能力。

当Y射线通过物质并与相互作用时会产生光电效应、和正负电子对三种效应。

原子核释放出的Y与核外电子相碰时，会把全部能量交给电子，使电子成为光电子，此即光电效应。

实验3：伽马射线的吸收实验目的1．了解γ射线在物质中的吸收规律。

2．测量γ射线在不同物质中的吸收系数。

3．学习正确安排实验条件的方法。

内容1．选择良好的实验条件，测量60Co（或137Cs）的γ射线在一组吸收片（铅、铜、或铝）中的吸收曲线，并由半吸收厚度定出线性吸收系数。

2．用最小二乘直线拟合的方法求线性吸收系数。

原理1．窄束γ射线在物质中的衰减规律γ射线与物质发生相互作用时，主要有三种效应：光电效应、康普顿效应和电子对效应（当γ射线能量大于时,才有可能产生电子对效应）。

准直成平行束的γ射线，通常称为窄束γ射线。

单能的窄束γ射线在穿过物质时，其强度就会减弱，这种现象称为γ射线的吸收。

γ射线强度的衰减服从指数规律，即x Nx e I e I I r μσ--==00（ 1 ）其中I I ,0分别是穿过物质前、后的γ射线强度，x 是γ射线穿过的物质的厚度（单位为cm ），r σ是三种效应截面之和，N 是吸收物质单位体积中的原子数，μ是物质的线性吸收系数（N r σμ=，单位为1=cm ）。

显然μ的大小反映了物质吸收γ射线能力的大小。

由于在相同的实验条件下，某一时刻的计数率n 总是与该时刻的γ射线强度I 成正比，因此I 与x 的关系也可以用n 与x 的关系来代替。

由式我们可以得到x e n n μ-=0（ 2 ）㏑n=㏑n 0-x μ（ 3 ）可见，如果在半对数坐标纸上绘制吸收曲线，那末这条吸收曲线就是一条直线，该直线的斜率的绝对值就是线性吸收系数μ。

由于γ射线与物质相互作用的三种效应的截面都是随入射γ射线的能量γE 和吸收物质的原子序数Z 而变化，因此单能γ射线的线性吸收系数μ是物质的原子序数Z 和能量γE 的函数。

p c ph μμμμ++=（ 4 ）式中ph μ、c μ、p μ分别为光电、康普顿、电子对效应的线性吸收系数。

其中5Zph ∝μZ c ∝μ （ 5 ）2Zp ∝μ图2给出了铅、锡、铜、铝对γ射线的线性吸收系数与γ射线能量的关系曲线。

γ射线的吸收实验报告γ射线的吸收一、实验目的：1.了解γ射线在物质中的吸收规律。

2.掌握测量γ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μ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μm=μ/ρ为质量吸收系数，ρ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·ρ，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μ值。

实验3：伽马射线的吸收实验目的1． 了解γ射线在物质中的吸收规律。

2． 测量γ射线在不同物质中的吸收系数。

3． 学习正确安排实验条件的方法。

内容1． 选择良好的实验条件，测量60Co （或137Cs ）的γ射线在一组吸收片（铅、铜、或铝）中的吸收曲线，并由半吸收厚度定出线性吸收系数。

2． 用最小二乘直线拟合的方法求线性吸收系数。

原理1． 窄束γ射线在物质中的衰减规律γ射线与物质发生相互作用时，主要有三种效应：光电效应、康普顿效应和电子对效应（当γ射线能量大于1.02MeV 时,才有可能产生电子对效应）。

准直成平行束的γ射线，通常称为窄束γ射线。

单能的窄束γ射线在穿过物质时，其强度就会减弱，这种现象称为γ射线的吸收。

γ射线强度的衰减服从指数规律，即xNxeI eI I r μσ--==00 （ 1 ）其中I I ,0分别是穿过物质前、后的γ射线强度，x 是γ射线穿过的物质的厚度（单位为cm ），r σ是三种效应截面之和，N 是吸收物质单位体积中的原子数，μ是物质的线性吸收系数（N r σμ=，单位为1=cm ）。

显然μ的大小反映了物质吸收γ射线能力的大小。

由于在相同的实验条件下，某一时刻的计数率n 总是与该时刻的γ射线强度I 成正比，因此I 与x 的关系也可以用n 与x 的关系来代替。

由式我们可以得到 x e n n μ-=0 （ 2 ）㏑n=㏑n 0-x μ （ 3 ）可见，如果在半对数坐标纸上绘制吸收曲线，那末这条吸收曲线就是一条直线，该直线的斜率的绝对值就是线性吸收系数μ。

由于γ射线与物质相互作用的三种效应的截面都是随入射γ射线的能量γE 和吸收物质的原子序数Z 而变化，因此单能γ射线的线性吸收系数μ是物质的原子序数Z 和能量γE 的函数。

p c ph μμμμ++= （ 4 ）式中ph μ、c μ、p μ分别为光电、康普顿、电子对效应的线性吸收系数。

其中5Zph ∝μZ c ∝μ （ 5 ）2Zp ∝μ图2给出了铅、锡、铜、铝对γ射线的线性吸收系数与γ射线能量的关系曲线。

γ射线在物质中的吸收一、实验的目的和意义γ射线的测量在核辐射探测工作中占有非常重要的地位。

例如，在核物理研究中，测量原子核激发能级、核衰变纲图、短核的寿命以及进行核反应实验等都离不开γ射线的测量；同时，在放射性矿石分析、测定堆燃料元件的燃耗、实现某些裂变产物的流线分析以及在环境保护工作中分析污染物成分或进行活化分析等也都离不开γ射线的测量。

因此，研究γ射线与物质的相互作用、γ射线在物质中的衰变规律、吸收物质的吸收系数以及学习γ射线探测器的使用等就显得特别重要。

当γ射线穿过物质时，其注量率（单位时间内进入单位截面积小球的粒子数）将逐渐衰减。

对于单能窄束γ射线，在物质中符合负指数衰减规律。

本实验利用放射性核素137Cs衰变产生的γ光子（能量0.662MeV），经准直器准直后，通过观察γ探测器上（半导体高纯锗探测器）的计数的变化，研究其在不同物质中的衰减规律，计算出不同物质的吸收系数。

本实验的目的是学习γ探测器（半导体高纯锗探测器）的工作原理和使用方法；并在此基础上，利用半导体高纯锗探测器验证单能窄束γ射线在穿过物质时遵守指数衰减规律，并由此计算出各吸收物质的吸收系数。

通过实验要求学生掌握以下知识：1.学习半导体高纯锗探测器的设置和使用方法2.学会手工和电脑绘制物质厚度-计数的关系曲线3.掌握物质吸收系数的测量和计算方法4.比较不同吸收物质间吸收曲线的差异二、实验原理（1）γ射线的吸收当γ射线穿过物质时，γ射线与物质相互作用的主要三种形式：光电效应、康普顿效应和形成电子对效应。

这三种主要作用形式发生的几率（反应截面）与光子能量、吸收物质的原子序数如图8.1所示。

一般来说，低能量的光子与物质作用的主要形式是光电效应；中等能量的光子与物质作用的主要形式是康普顿效应；高能量的光子与物质作用的主要形式是形成电子对效应。

（2）窄束当γ射线穿过一定厚度的物质时，有些与物质发生了相互作用，有些则没有。

如果光子与物质发生光电效应或电子对效应，则光子完全被物质吸收；如果发生康普顿效应，则光子被散射，部分能量被吸收，散射光子亦可能穿过物质层。

γ能谱及γ射线的吸收（本文内容选自高等教育出版社《大学物理实验》）（本实验当堂提交实验报告）根据原子核结构理论，原子核能级属于分立能级。

当处于激发态2E 上的核跃迁到低能级1E 上时，就发射γ射线。

放出的光量子能量12E E hv -=，此处h 为普朗克常数，ν为γ光子的频率。

原子核衰变放出的γ射线的能量反映了核能级差，且能量大小通常为特征能量，因此通过测量γ射线强度按能量的分布即γ射线能谱，可以用于研究核能级、核衰变纲图等，在放射性分析、同位素应用及鉴定核素等领域有重要的意义。

当γ射线穿过物质时，可能通过光电效应、康普顿效应和电子对效应（当）而损失能量，强度逐渐减弱，这种现象称为物质对γ射线的吸收。

目前物质对γ射线的吸收规律广泛应用于工业、科研、医疗、资源勘探、环境保护许多领域。

闪烁γ能谱仪具有实用范围广、探测效率高、时间分辨小、价格低廉等优点，是测量γ射线能谱最常用的工具。

本实验的目的是学习闪烁γ谱仪的工作原理和实验方法，研究吸收片对γ射线的吸收规律。

实验原理1、 γ射线与物质的相互作用γ射线与物质原子之间的相互作用主要有三种方式：光电效应、康普顿散射、电子对效应。

1）光电效应当能量γE 的入射γ光子与物质中原子的束缚电子相互作用时，光子可以把全部能量转移给某个束缚电子，使电子脱离原子束缚而发射出去，光子本身消失，发射出去的电子称为光电子，这种过程称为光电效应．发射出光电子的动能i e B E E -=γ （1）i B 为束缚电子所在壳层的结合能。

原子内层电子脱离原子后留下空位形成激发原子，其外部壳层的电子会填补空位并放出特征X 射线。

例如L 层电子跃迁到K 层，放出该原子的K 系特征X 射线。

2）康普顿效应γ光子与自由静止的电子发生碰撞，而将一部分能量转移给电子，使电子成为反冲电子，γ光子被散射改变了原来的能量和方向。

计算给出反冲电子的动能为)cos 1(1)cos 1()cos 1(20202θθθγγγγ-+=-+-=E cm E E c m E E e （2）式中20c m 为电子静止质量，角度θ是γ光子的散射角，见图2.2.1-2所示。

伽马射线的吸收一、原始数据的记录如下：则放射性计数~电压作Fig1图如下：电压/V （阈值）计数Fig1:计数与电压关系（找阈值）所以可得阈值电压=5.3V 。

以下实验电压值的设定都在5.3V 。

二、不同材料、厚度对γ射线吸收记录。

1.实验条件参数：电压设置为阈值5.3V ，时间设为30s 时，在好的几何则Fe 片厚度/mm~计数率ln 值作Fig2图如下：计数率的半对数lnFe 片的厚度/mmFig2：Fe 片的γ射线吸收由此得直线方程为：y=8.19626-0.05645x 。

计数率n 与该时刻的γ射线的强度的关系，可以用n 与材料的厚度x 的关系来代替。

故：x n n x en n μμ-=⇒-⋅=00ln lnx n x n n 05645.019626.8ln ln ln 0-=⇒-=μ：因此上述直线是 05645.0=μγ线性吸收系数所以射线的对Fe12790.1205645.02ln 2ln 21-===mm d Fe μγ半吸收厚度射线的对()%12.9%100%100108821108821-118749-118749108821s 30359.362719626.819626.8ln 000=⨯=⨯===⇒=理论值理论值实验值。

不加任何挡板的情况下。

而实验所测为的计数为则；率，由该直线所计算出理论相对偏差ηe n n n2.实验条件参数：电压设置为阈值5.3V ，时间设为30s 时，在好的几何则Pb 片厚度/mm~计数率ln 值作Fig3图：由此得直线方程为：y=8.23732-0.10771x 。

x n x n n 10771.023732.8ln ln ln 0-=⇒-=μ：因此上述直线是Pb 片的厚度/mmFig3：Pb 片的γ射线吸收计数率的半对数ln同理可得：10771.0b =μγ线性吸收系数所以射线的对P14353.610771.02ln 2ln b 21-===mm d P μγ半吸收厚度射线的对()%73.4%100%10011338113382-118749-118749113382s 30398.377923732.823732.8ln 000=⨯=⨯===⇒=理论值理论值实验值。