4-3.单能电子物质阻止本领 和半吸收厚度的测定105-115.doc

实验10-4 单能电子物质阻止本领和半吸收厚度测定 【实验目的】 1．了解(粒子与物质相互作用的类型。 指导：(粒子与物质相互作用的类型及相关概念详见讲义原理部分，重点要让学生了解(粒子与物质相互作用时能量损失的两种方式，即电离损失和辐射损失。正因为(粒子经过吸收物质后有能量的损失，所以(粒子有射程的概念。这点与γ射线是不同的。 2．比较(、( 射线与物质相互作用机制的不同。 指导：(、( 射线与物质相互作用的异同列表比较如下： 种类 性质 与物质作用的类型 特点 (射线 (射线实际上是高速运动的电子流，其质量很轻，约为α粒子(He原子核)质量的倍，因此能量与α粒子相同的(粒子，其速度要比α粒子大许多倍。这是(射线的一个重要特征。此外，原子核衰变产生的(粒子的能量都是连续的，这又不同于α以及γ射线。 电子与靶原子的作用类型主要有电离、激发、散射、反散射和轫致辐射。能量的损失主要由电离、激发和辐射引起。 (粒子经过吸收物质时能量和强度逐渐减小，当能量耗尽,便停留在吸收物质中,因而有射程的概念。当吸收层后其强度减小到初始强度一半时的吸收层厚度称为半吸收厚度。射程与半吸收厚度存在一定的比例关系。 (射线 γ射线是一种波长很短的电磁波，从本质上看，它同无线电波、光波和χ射线一样，都是电磁辐射。γ射线还具有量子性，即在发射和吸收时，能量是一份一份的，故又称γ射线为γ量子或γ光子。γ光子没有静止质量。也就是说，静止的γ光子是不存在的。 γ射线与物质的相互作用时主要产生三种效应：光电效应、康普顿效应（散射效应）、电子对效应。 γ射线与物质的相互作用要比带电粒子弱得多，因而它具有较强的穿透本领。γ射线与物质相互作用在单次事件中便能导致完全的吸收或散射，因而没有射程的概念。 【实验原理】 指导：实验过程中需要的有关知识在讲义中已有详细介绍。重点在(射线与物质相互作用的机制和对(射线的防护，以便加深学生对实验方法的理解。 【实验内容】 1．测量铝箔对单能电子的阻止本领。 指导：我们是利用插入已知厚度的铝箔单能电子能量的变化来计算其阻止本领的。此处取穿过薄膜前后的能量E0、E1的中值作为阻止本领对应的能量，为了使误差不要过大，实验所用的薄膜不能太厚，所以我们建议用50μm的铝箔来测量阻止本领。 对于能量定标，可以采用两种方法。一种是分别测量60Co和137Cs的能谱，用0.661MeV、1.17MeV、1.33MeV三个能量，作道数与能量之间的拟合方程；另一种是先测量60Co（或137Cs）的能谱60Co，在60Co能谱的基础上叠加137Cs能谱，即在60Co能谱的基础上换137Cs源后继续采集数据，形成如右图所示的能谱图，利用计算机的能量刻度功能进行能量刻度，这样就可以在计算机上直接读出峰位的大致能量。 建议在确定电子峰位能量时用第一种方法即能量与道数（E-CH）之间的拟合方程计算，这样算出的能量比较准确。 测量能量在1MeV左右单能电子在铝吸收体中的半吸收厚度。 指导：本实验内容需要注意以下几点： 首先把光标定在能量范围为1~1.4MeV的位置上，移动探头，使单能电子峰位于固定的光标处，定时600秒进行计数。 对测得的能谱寻峰，通过能量－道数的拟合方程准确计算电子能量。由这个能量用附录中的数据通过插值法计算半吸收厚度的经验值，无需进行能量修正。原因是将没有插入铝箔时的计数作为单能电子束的初始强度I0,而此时的计数是电子经过NaI(Tl)探测器前200μm铝箔后的计数，所以能量也要取探测器直接测得的能量。 【实验步骤中的补充说明】 步骤1、打开电源，调节高压与放大到适当位置，稳定半小时左右（多道脉冲分析器总道数选在512道）； 指导：“适当位置”是指60Co的1.33MeV能峰峰位位于350~380道之间，这点与实验五的要求不同，因实验五验证相对论效应时测量的能量范围比较大，而我们要测的单能电子能量在1.00MeV左右，为了充分利用多道分析器的道数，避免谱形集中于多道分析器的前端，所以把60Co的1.33MeV峰位处于350~380道左右，这样既保证了测量的能量在量程范围内，又可以使插入铝箔前后单能电子能峰的峰位变化比较明显，有利于提高实验的精度。 至于稳定的时间，一般在半小时左右，否则探测系统不稳定，会使谱形的峰位发生漂移，不利于能量的准确确定，谱形的总计数也会受影响，这些都会给实验结果带来误差，所以要尽量使系统稳定。 步骤2、对探测器进行能量定标。首先测60Co的γ能谱，等1.33MeV全能峰的峰顶计数达到1000以上后（尽量减少统计涨落带来的误差），记录下1.17MeV和1.33MeV两个全能峰在多道能谱分析器上对应的道数CH2、CH3；测137Cs的γ能谱，等0.661MeV全能峰的峰顶计数达到1000以上后记录其在多道能谱