γ射线的吸收实验报告

丫射线的吸收

一、实验目的：

1. 了解丫射线在物质中的吸收规律。

2. 掌握测量丫吸收系数的基本方法。

、实验原理：

1. 窄束丫射线在物质中的吸收规律。

Y 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 Y 射线的强度减弱。

准直成平行束的 丫射线称为窄束 Y 射线，单能窄束 Y 射线在穿过物质时，其强度的 减弱服从指数衰减规律，即：

⑴

其中|0为入射Y 射线强度，|x 为透射Y 射线强度，X 为Y 射线

穿透的样品厚度， 卩为 T ^I x /1

。与厚度X 的关系曲线，便可根据(1)式

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

丫射线的线性吸收系数 □随能量E

线性吸收系数。用实验的方法测得透射率 求得线性吸收系数 4值。

为了减小测量误差，提高测量结果精度。 合来求解。 实验上常先测得多组

|

x 与X 的值，再用曲线拟

则:

In I x

=I n 10 — A x 由于 可得：

Y 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 (2)

4都有贡献，

? ph 为光电效应的贡献， 巴为康普顿效应的贡献，

丫光子的能量E r 有关，而且还与材料的原子序数、 能量相同的 Y 射线不同的材料、 4也有不同的值。医疗上正是根据这一原理，来实现对人体

式中 的值不但与

LI

P 为电子对效应的贡献。它们

原子密度或分子密度有关。对于

Y 变化关系。

hU出、谢.册、粗时*斯维的吗临的氏痰

图中横座标以 Y 光子的能量 h u 与电子静止能量 mc 2

的比值为单位，由图可见，对于铅低 能Y 射线只有光电效应和康普顿效应，对高能 Y 射线，以电子对效应为主。

为了使用上的方便，定义 卩m =卩/p 为质量吸收系数，P 为材料的质量密度。则（1）式可 改写成如下的形式:

I X = 10e"m

式中X m =X P ，称为质量厚度，单位是

半吸收厚度X i/2：

物质对Y 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 Y 射线强度减弱到一

半所需要吸收物质的厚度。由（1 ）式可得:

In 2

三、实验内容与要求

g/cm 2

。

显然也与材料的性质和 Y 射线的能量有关。 图 2表示铝、铅的半吸收厚度与 E 下的关系。

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 卩值。

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（

3.

4.

5. 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 测量不同吸收片厚度

x 的60

Co 的能谱，并从能谱上计算出所要的积分计数

I

b 。

测量完毕，取出放射源，在相同条件下，测量本底计数

V,,

UMS ）。

60

Co Y 能谱。 1 x

。

6?把高压降至最低值，关断电源。 7?用最小二乘法求出 丫吸收系数

卩及半吸收厚度d ?

阳3半吸收1^.15和丫貼线能

就的爻衆

2.

百

■岂蟄里密券

主

Mt

ilLf S 零

jfi

打卬机

上图得

4 =0.4321cm

2

/g 贝y 冷5 ='1^2 =1.6g / cm 2

四、数据处理

编号 1 1+2 1+2+3 1+2+3+4 1+2+3+4+5 厚度/cm 0.235 0.446 0.647 0.893 1.100 计数 16695 14829 13146 11660 10586 16639 14905 13331 11703 10804 平均计数 16667 14867 13238.5 11681.5 10695 扣本底计 数

10100

8300

6671.5

5114.5

4128

o In 2 o

上图得 4 = 1.0048cm 2

/g 则 g = ---- =0.69g/cm 2

编号 1 2 3 4 1+4 厚度 1.030

1.472

2.010 2.440

3.470 计数

14579 12979 11545 10549 9342 14515

13029 11461 10784 9358 平均计数

14547

13004 11503 10666.5 9350 扣本底计数 7980 6437

4936

4099.5

2783

Pb 样品

Pb

0 0.5 1 1.5

厚度

Cu 样品

y = -0.4321X + 9.4025

数对度强

9 8 06 06 06 L

Al样品

编号 1 2 3 4 1+4

厚度 1.03 1.482 1.962 2.46 3.47

计数17936 16993 16229 15623 14434

17705 16900 16020 15615 14526

平均计数17820.5 16946.5 16124.5 15619 14480

扣本底计数11253.5 10379.5 9557.5 9052 7913

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测效率更高，更可以使屏蔽样品的吸收效率最

高，验证结果更好。

3.在实验过程中如何估算半吸收厚度？

答：可以通过强度和厚度曲线，线性拟合出计算出材料的线性吸收系数度。

I n Q

上图得4 =0.1419cm2/g 贝U x0.5 = ----

2

=4.88 g /

五、思考题

1.本实验中计数来自于哪些作用过程，答：

lx的选取首先是取100s的计数率,

1 X应如何选取。

多次取平均后再减去本底计数率得到。

卩值，再算出半吸收厚

Al

y = -0.1419X + 9.461

9 9 9 8数对

度

强