物质对伽马射线的吸收实验报告.docxVIP

物质对伽马射线的吸收 1 近代物理实验报告 指导教师： 得分： 实验时间： 2009 年 12 月 14 日， 第 十六 周， 周 一 ， 第 5-8 节 实验者： 班级 材料 0705 学号 200767025 姓名 童凌炜 同组者： 班级 实验地点： 材料 0705 综合楼 学号 507 200767007 姓名 车宏龙 实验条件： 室内温度 ℃， 相对湿度 %， 室内气压 实验题目： 物质对伽马射线的吸收 实验仪器：（注明规格和型号） 射线放射源；闪烁探头；高压电源；放大器；多道脉冲幅度分析器；吸收片若干。仪器组成如下图所示： 实验目的： 了解掌握射线与物质相互作用的性质和特点 学习掌握物质对射线的吸收规律 测量射线在不同物质中的吸收系数 实验原理简述： 当原子核发生? 和? 衰变时，通常衰变到原子核的 激发态，由于处于激发态的原子核是不稳定的，它要向低激发态跃迁，同时往往放出? 光子，这一现象称为? 衰变。? 光子会与下列带电体发生相互作用，原 子中的束缚电子，自由电子，库伦场及核子。 这些类型的相互作用可以导致下列三种过程的一种发生：光子完全吸收、弹性散射、非弹性散射。如右所 示为为? 射线与物质相互作用的示意图 物质对伽马射线的吸收 2 图中的三种状况分别为： 低能时以光电效应为主。 光子可以被原子或单个电子散射到另一方向，其能量可损失也可不损失。 若入射光子的能量超过 1.02MeV，则电子对的生成成为可能 从上面的讨论可以清楚地看到，当? 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能量损失，? 射线一旦与吸收物质原子发生这三种相互作用，原来能量为的光子就消失，或散射后能量改变、偏离原来的入射方向；总之，一旦发生相互作用，就从原来的入射束中移去。? 射线穿过 物质是，强度逐渐减弱，按指数规律衰减，不与物质发生相互作用的光子穿过吸收层，其能量保持不变， 因而没有射程概念可言，但可用“半吸收厚度”来表示? 射线对物质的穿透情况。 本实验研究的主要是窄束? 射线在物质中的吸收规律。所谓窄束? 射线是指不包括散射成分的射线束通过吸收后的光子，仅由未经相互作用或未经碰撞的光子组成。射线束有一定宽度，只要没有散射光子，就可 称之为“窄束”。 射线强度随物质厚度的衰减服从指数规律，即I ? I e ? ?x 0 I 和 I 分别是穿透物质前后的? 射线强度；x 是? 射线穿过物质的厚度是光电、康普顿、电子对三种效应 0 截面之和；N 是吸收物质单位体积中的原子数； ? 是物质的吸收系数， 反映了物质吸? 收射线能力的大 小， 并且可以分解成这样几项： ? ? ? ph ? ? ? ? c p ? 射线与物质相互作用的三种效应的截面都随入射? 射 线的能量 E? 和吸收物质的原子序数Z 而改变。 如右所示， 图中给出了铅对? 射线的吸收系数与? 射线能量的线性关系图。 实际中通常用质量厚度R m ? ? ? x( g ? cm ?2 ) 来表示吸收 体的厚度，以消除密度的影响， 则射线强度的表达式修 改为： I (R ) ? I e ??Rm/ ? m 0 计数率N 总是与该时刻的射线强度成正比，因此可得： ? InN ? ? ? Rm InN 0 将对数形式的吸收曲线表达为图像， 得到这样的一条直线， 如右图所示. ? InN ? InN 21并且可以从这条直线的斜率求出? ? ? 2 1 R ? R m2 m1 物质对伽马射线的吸收 而物质对射线的吸收也可用“半吸收厚度”表示，记作d  1 / 2 In2 ? ? 0.693 ? ? 实验步骤简述： 准备 在教师指导下，熟悉整套实验装置。 检查仪器线路连接是否正确。开启总电源，开启计算机。 放大盒前面板的 HV 钮反时针扭转到最小，开通放大盒电路，慢慢顺时针转动 HV 钮，按放大盒面板上的 HV 值加高压。稳定 15min。 取下放射源137 Cs 一枚。 打开并放好放射源137 Cs ，探测器对准放射源。 熟悉计算机软件的使用。 测量铝对? 射线的吸收 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 在闪烁探测器和放射源之间加上 4 片已知质量厚度的铝吸收片。 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。启动计数器，探测到设定时间。 记录峰道值和峰的“净面积“；记录吸收片的总质量厚度。 依次一片片取下铝吸收片，重复2.3 和 2.4，测量3 片、2 片、1 片和没有铝片时? 对射线的吸收。 3 3 测量铅对射线的吸收 将铝片换成铅片，重复步骤 2 全部，测量铅对? 射线的吸收。 结束实验 关闭计算机。 慢慢旋转放大盒前面板上的 HV 钮反时针扭转到最小。电压降为0 后，关闭放大盒电源。 将全部放射源