[南京大学08级近代物理实验二(大四上学期)]射线吸收

复习要点：1、G —M 计数管负脉冲的形成原理。

G －M 计数管负脉冲的形式：当射线进入计数管后引起管内气体电离，电离所产生的负离子（实际上是电子）在电场加速下向阳极运动，在它到达阳极之前与气体分子发生多次碰撞，结果产生了很多次级电子，这些次级电子在电场作用下加速向阳极运动，在运动的过程中再与气体分子相碰撞，以致产生更多的次级电子，这样就引起了所谓“雪崩”放电。

在雪崩的过程中，由于受激原子的退激发以及正负离子的复合也将发射出大量的光子。

但在充有猝灭气体的计数管内，这些光子将主要为猝灭气体分子所吸收，同时雪崩将沿着阳极向它的两端扩展，而导致全管放电，因此最后就有大量的电子达到阳极。

由于计数管内电场是柱状对称的，所以在阳极附近电场最强，就是说绝大多数的次级电子都是在阳极附近产生的。

由于电子的质量小，因此电子很快就到达阳极。

而正离子的质量较大，它运动的速度慢，在电子消失以后它还慢慢地移向阴极，最后到达阴极而中和。

4、频率计的工作原理是什么，画出测量示意图。

频率计最基本的工作原理为：当被测信号在特定时间段T 内的周期个数为N 时，则被测信号的频率f=N/T （如图所示）。

5、为什么相关器可以用于微弱信号检测？两个函数的乘积对时间求积分为零，则这两个函数为不相关，否则为相关。

微弱信号的相关检测就是利用两个函数间的相互关系进行的，若利用随机信号中的自相关函数来接收信号叫自相关接收，若利用两个随机过程的互相关函数来检测叫互相关检测。

相关器（简称PSD ）是由相敏检波器和低通滤波器组成，或者说由乘积分器组成，是锁定放大器的核心部件。

乘法器又有模拟乘法器和开关式乘法器，而通常都用开关乘法器，积分器通常也由低通滤波器构成。

7、电压驻波比与反射系数有何关系，如何调节出大、中、小驻波。

测量中小驻波比的步聚是，调节好驻波测量器，调节双T 调配器、终端短路活塞，使小驻波比ρ小于1.5，或中驻波比为1.5≤ρ≤10，分别测量I max 、I min 再由式n nI I I I I I min 2min 1min max 2max 1max +⋅⋅⋅⋅⋅⋅+++⋅⋅⋅⋅⋅⋅++=ρ及式min max I I =ρ分别计算中小驻波比。

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。

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。

射线的吸收与物质吸收系数μ的测定设计毕业设计(论文)题目γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定学院名称核科学技术学院南华大学毕业设计（论文）任务书学院：核科学技术学院题目：γ射线的吸收和物质吸收系数μ的测定起止时间： 2011.1.5——2011.5.20学生姓名：专业班级：核工程与核技术071指导教师：教研室主任：院长：2011年 3 月 6日毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

1-4 X射线标识谱与吸收实验的目的要求：1．了解X射线标识谱产生的规律，验证莫塞莱定律；2．研究固体对X射线吸收的规律；3．学习和掌握利用闪烁体探测器测量X射线能谱的方法，了解探测器的结构及其工作原理。

教学内容：1．展示NaI(Tl)探头的结构，讲述NaI(Tl)闪烁谱仪系统的工作原理（本实验室内三个实验的学生可集中在一块讲述）。

2．利用实验室提供的装置和样品，测量样品产生的X射线能谱，从而验证莫塞莱定律，即X光子频率的平方根与原子序数Z间的线性关系。

3．记录X射线谱峰的半高宽，记谱时间的实时和活时等数据，以便分析仪器的能量分辨本领随光子频率的变化，了解谱仪死时间等概念。

4．测量Al对Mo、Sr、Zn、Ni和Fe等元素的标识X射线的质量吸收系数。

并考察测量得到的质量吸收系数是否与X射线波长λ的三次方成正比。

5．总结不同条件下得到的能谱，在仔细观察的基础上，对能谱的变化做出解释。

实验过程中可能涉及的问题：（有的可用于检查预习的情况，有的可放在实验室说明牌上作提示，有的可在实验过程中予以引导，有的可安排为报告中要回答的问题，对于不同的学生可有不同的要求）1．本实验中的内层电子空穴是如何产生的？是否还可能有其它的方法？2．俄歇过程是怎样的？它与标识X射线产生过程的关系如何？3．实验中样品和吸收片分置于激发源的下部和上部，为何有这样的几何设计？4．本实验中使用石蜡罐来屏蔽什么射线的辐射？为什么？5．本实验中是如何测量X射线的频率的？是否还有其它的方法？6．简要说明闪烁体探测器的原理和多道分析器的功能。

7．试估算17keV能量的光子经康普顿散射后最多会损失多少能量？1MeV能量的光子呢？8．X射线的吸收规律是怎样的？是如何得到的？其成立条件是什么？9．定性描述原子的光电吸收截面与入射X射线波长的关系，并说明为何存在吸收限？10．实验中锶样品和硒样品分别用的是醋酸锶和氧化硒，请问这对实验结果产生什么影响？为什么？11．在做验证莫塞莱定律实验时应该先用哪一种靶样品？为什么？12．能谱测量时，应该如何调节NaI闪烁谱仪中的光电倍增管的高压电源和线性放大器的增益？实验中可分别调节相应的旋钮，来观察测量能谱的变化。

实验2-2 γ射线的吸收和物质吸收系数的测量摘要：本文通过对γ射线与物质相互作用的相关知识介绍，使读者对不同作用的特点有基本的了解，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：核技术；γ射线；光电效应；康普顿效应；吸收系数引言：γ射线首先由法国科学家P .V .维拉德发现的，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，就有可能辐射出不同能量的γ射线。

不同能量的γ射线与物质的相互作用效果不同，为了有效地屏蔽γ辐射，需要根据物质对γ射线的吸收规律来选择合适的材料及厚度，反之，利用物质对γ射线的吸收规律可以进行探伤及测厚等。

因此研究不同物质对γ射线的吸收规律的现实意义非常巨大，如在核技术的应用与辐射防护设计和材料科学等许多领域都有应用。

正文：γ射线在吸收物质中会和物质中的束缚电子、自由电子、库伦场、核子发生相互作用，并且单次作用不可导致完全吸收或散射，理论上，相互作用有12个过程，但是对于10KeV 到10MeV 之间的γ射线来说，主要有三个效应，下面我们简单地介绍一下γ射线与物质相互作用的三种效应：光电效应、康普顿效应和电子对效应。

光电效应是指γ射线光子在与吸收物质互相作用时把全部能量都给了原子中的束缚电子，使其脱离原子发射出来，可以知道，如果入射的γ射线是单能的，则发射的电子也会是单能的，并且发生光电效应的几率随原子序数的增加而迅速增大，随入射γ射线能量的增大而减小。

康普顿效应是指入射γ射线光子与吸收物质原子产生非弹性碰撞，一部分能量传递给电子使其脱离原子，剩余的能量使得γ射线的能量和方向发生改变，这种改变是连续的，故单能的γ射线入射时会产生连续能量的自由电子，并且发生康普顿效应的几率随原子序数的增加而迅速增大，随入射γ射线能量的增大而减小，但比光电效应减小的慢。

最后是电子对效应，其是指γ射线光子在吸收原子库伦场的作用下转化成一对正负电子，正电子寿命很短，最后只剩下自由的负电子。

实验2.2 X荧光分析摘要：本文介绍了能量色散X荧光分析的原理、仪器构成和基本测量、分析方法。

文中还研究了对多道分析器的定标，利用X荧光分析测量位未知样品成分及相对含量。

关键词：X荧光分析，多道分析器，莫塞莱定律引言X 荧光分析是一种快速、无损、多元素同时测定的现代技术，已广泛应用于材料科学、生物医学、地质研究、环境监测、天体物理、文物考古、刑事侦察、工业生产等诸多领域，例如可用X荧光分析技术研究：钢中碳、笛含量与低碳钢的脆性转变温度的关系；千分之儿的锰对铁镍合金薄膜磁电阻的严重影响；检测齿轮箱润滑油中各金属元素的含量，在不拆卸机件的情况下，分析飞行器部件磨损状况；分析大气中浮游尘、气溶胶、水源污染情况、食品中有害物；分析血样、头发、牙齿、淋巴细胞、活性酶中微量元素与人体健康、疾病的相关性；无损分析文物组分；分析飞船带回的月岩、陨石等成分；测定地下水样中砷浓度，依据金矿与砷同时存在的特征，找出金矿；用稀硝酸淋洗可疑射击者的手，测定浓缩液中硫、钡、铁、铅含量，作为侦察的依据，可信度达90%-98%；监控水泥中钙、铁、铝等含量，达到控制水泥生产品质的目的；分析土壤中微量元素，以确定作物（特别是草药）种植的适宜性等。

一．实验目的1. 了解能量色散X荧光分析的原理、仪器构成和基本测量、分析方法。

2. 验证莫塞莱定律（Moseley's Law），并从实验推出屏蔽常数。

3. 研究对多道分析器的定标，以及利用X荧光分析测量位未知样品成分及相对含量的方法。

二．实验原理以一定能量的光子、电子、原子、α粒子或其它离子轰击样品，将物质原子中的内壳层电子击出，产生电子空位，原子处于激发态。

外壳层电子向内壳层跃迁，填补内壳层电子空位，同时释放出跃迁能量，原子回到基态。

跃迁能量以特征X射线形式释放，或能量转移给另一个轨道电子，使该电子发射出来，即俄歇电子发射。

测出特征X射线能谱，即可确定所测样品中元素种类和含量。

γ射线能谱的测量与物质吸收系数μ的测定物理082班李春宇08180240摘要：本实验用Nal(Tl) 闪烁谱仪来测量Co和Cs 元素所发出来射线能谱图，并比较这两幅图可知Cs元素所发出射线的强度比Co强，换句话说不同物质所发出来的能谱是不一样的。

再利用Nal(Tl) 闪烁谱仪来测定射线的吸收与物质吸收系数，本实验主要是研究了同一放射源Cs不同物质不同厚度的吸收系数。

关键词：射线能谱图吸收系数引言：原子核由高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。

一、实验背景核物理：A、发展初期1896年，贝可勒尔发现天然放射性，这是人们第一次观察到的核变化。

现在通常就把这一重大发现看成是核物理学的开端。

此后的40多年，人们主要从事放射性衰变规律和射线性质的研究，并且利用放射性射线对原子核做了初步的探讨，这是核物理发展的初期阶段。

在这一时期，人们为了探测各种射线，鉴别其种类并测定其能量，初步创建了一系列探测方法和测量仪器。

大多数的探测原理和方法在以后得到了发展和应用，有些基本设备，如计数器、电离室等，沿用至今。

探测、记录射线并测定其性质，一直是核物理研究和核技术应用的一个中心环节。

放射性衰变研究证明了一种元素可以通过衰变而变成另一种元素，推翻了元素不可改变的观点，确立了衰变规律的统计性。

统计性是微观世界物质运动的一个重要特点，同经典力学和电磁学规律有原则上的区别。

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------南京大学近代物理实验南京大学近代物理实验差热分析摘要：本文阐述了差热分析的基本原理、实验及数据处理方法，分别测量了锡样品和五水硫酸铜样品的差热曲线，并进行了分析讨论。

关键词：差热分析，差热曲线，五水硫酸铜，锡引言差热分析是在程序控制温度下测量物质和参比物之间的温度差与温度关系的一种技术。

描述这种关系的曲线称为差热曲线或 DTA 曲线。

由于试样和参比物之间的温度差主要取决于试样的温度变化，因此就其本质来说，差热分析是一种主要排与焓变测定有关并籍此斟了解物质有关性质的技缘术。

1.差热分析的基哑本原理物质在加热果或冷却过程中会发生物伊理变化或化学变化，与姐此同时，往往还伴随吸衅热或放热现象。

伴随热割效应的变化，有晶型转冬变、沸腾、升华、蒸发舀、熔融等物理变化，以埃及氧化还原、分解、脱忻水和离解等化学变化。

计另有一些物理变化，虽讯无热效应发生但比热容卉等某些物理性质也会发聘生改变，这类变化如玻话璃化转变等。

物质发生勋焓变时质量不一定改变媚，但温度是必定会变化1 / 17抛的。

差热分析正是在物蟹质这类性质基础上建立帜的一种技术。

若将疚在实验温区内呈热稳定卵的已知物质和试样一起催放入加热系统中，并以稚线性程序温度对它们加凳热。

在试样没有发生吸噎热或放热变化且与程序茫温度间不存在温度滞后遗时，试样和参比物的温镍度与线性程序温度是一稻致的。

若试样发生放热册变化，由于热量不可能罐从试样瞬间导出，于是硝试样温度偏离线性升温易线，且向高温方向移动蛇。

反之，在试样发生吸兴热变化时，由于试样不丸可能从环境瞬间吸取足仰够的热量，从而使试样衔温度低于程序温度。

只外有经历一个传热过程试凸样才能回复到与程序温驱度相同的温度。

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【摘要】我们知道原子核的能级跃迁可以产生伽马射线，而通过测量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。

因此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，在现实应用中有一定意义。

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】伽马射线吸收系数μ60Co、137Cs放射源能谱γ闪烁谱仪【引言】某些物质的原子核能发生衰变，会放出射线，核辐射主要有α、β、γ三种射线。