试验2γ射线的吸收

合集下载

γ射线的能谱测量和吸收测定_实验报告

γ射线能谱的测量【摘要】某些物质的原子核能够发生衰变，放出我们肉眼看不见也感觉不到的射线，γ射线产生的原因正是由于原子核的能级跃迁。

我们通过测量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。

因此本实验通过使用γ闪烁谱仪测定不同的放射源的γ射线能谱。

同时学习和掌握γ射线与物质相互作用的特性,并且测定窄束γ射线在不同物质中的吸收系数μ。

【关键词】γ射线能谱γ闪烁谱仪【引言】从1896年的法国科学家贝可勒尔发现放射性现象开始，经过居里夫人等一系列科学家对一些新放射性元素的发现及其性质进行研究的杰出工作后，人类便进入了对原子核能研究、利用的时代。

而原子核衰变能放出α、β、γ三种射线，这些射线可以通过仪器精确测量。

本次实验主要研究γ射线，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。

人体受到γ射线照射时，γ射线可以进入到人体的内部，并与体内细胞发生电离作用，电离产生的离子能侵蚀复杂的有机分子，如蛋白质、核酸和酶，它们都是构成活细胞组织的主要成份，一旦它们遭到破坏，就会导致人体内的正常化学过程受到干扰，严重的可以使细胞死亡。

因此本次实验研究了不同材料对于γ射线的吸收情况这是非常具有实际意义的，比如在居民区制造防空洞的时候可以使用一定厚度的抗辐射材料确保安全，而且在核电站、军事防护地以及放射源存放处等地方我们都有必要使用防辐射材料。

γ射线与物质的相互作用主要是光电效应、康普顿散射和正、负电子对产生这三种过程，如下图所示。

本实验主要研究的是窄束γ射线在物质中的吸收规律。

所谓窄束γ射线是指不包括散射成份的射线束，仅由未经相互作用或称为未经碰撞的光子所组成。

窄束γ射线再穿过物质时，由于上述三种效应，其强度就会减弱，这种现象称为γ射线的吸收。

γ射线强度随物质厚度的衰减服从指数规律。

本次实验仪器如下：NaI 闪烁谱仪，γ射线源137Cs 和60Co ，高压电源放大器，Pb,Al 吸收片各四片，计算机NaI(TI)闪烁探测器的结构如下图所示。

γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定

γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定[摘要]：测量137Cs 或60Co 的γ射线在一组吸收片（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。

[关键词]：γ射线吸收系数[正文]：窄束γ射线在穿过物质时，由于光电、康普顿、电子对效应，其强度就会减弱，通过这三种过程，γ射线损失能量，每发生一次相互作用，原来能量为h ν的光子消失, 或散射后能量和方向的发生改变, 发生相互作用的光子就从原来γ束中移去。

γ射线通过物质时, 是强度逐渐减弱的过程，而能量保持不变。

γ射线强度随物质厚度的衰减服从指数规律，即x Nx e I e I I r μσ--==00其中，I 0、I 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cm ），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的原子数，μ是物质的线性吸收系数（μ=σr N ，单位为cm ）。

实验器材：①γ放射源137Cs 和60Co(强度≈1.5微居里)；②200μmAl 窗NaI(Tl)闪烁探头；③高压电源、放大器、多道脉冲幅度分析器；④Pb 、Cu 、Al 吸收片若干。

在γ源的源强约2微居里的情况下，由于专门设计了源准直孔（φ3⨯12mm ），基本达到使γ射线垂直出射；而由于探测器前有留有一狭缝的挡板，更主要由于用多道脉冲分析器测γ能谱，就可起到去除γ射线与吸收片产生康普顿散射影响的作用。

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0、1、2 片已知质量厚度的吸收片，并存下实验谱图。

3. 计算所要研究的光电峰净面积A i =A g -A b ，这样求出的A i 就对应公式中的I i 、N i 。

4. 分别用作图法和最小二乘法计算吸收片材料的质量吸收系数。

5. 依照上述步骤测量其他金属对137Cs 的γ射线的质量吸收系数。

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LIP 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。

伽马射线的吸收实验报告

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。

伽马射线的吸收实验分析报告

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。

双能γ射线灰分测量原理

双能γ射线灰分测量原理
双能γ射线灰分测量原理主要基于以下两个关键步骤：
1.吸收和散射：当一束γ射线穿过物质时，其能量会因为与物质的相互作用而
逐渐减少。

这种相互作用包括光电效应、康普顿散射和电子对产生等。

这些过程导致γ射线能量降低，从而能够被双能探测器区分开来。

2.灰分识别和测量：双能γ射线技术利用两种不同能量的γ射线（通常为高能
与低能）来区分煤炭中的不同组分。

通过测量两种不同能量的γ射线在物质中的衰减程度，可以计算出各种组分的原子数目，从而得到灰分含量。

具体来说，该方法利用两种不同能量的γ射线在煤中的吸收和散射系数的差异，结合实际测量的衰减数据，计算出有机质（可燃）和矿物质（不可燃）的原子数目。

双能γ射线灰分测量原理为煤炭工业提供了一种快速、准确且无损的测定煤炭中灰分含量的方法，有助于提高煤炭质量和降低污染。

伽马射线的吸收

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 e n 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。

伽马射线的吸收

思考题
1．什么叫γ 射线被吸收了？为什么说γ 射线
通过物质时无射程概念？ 2．物质对γ 射线的吸收系数与哪些因素有关？
常用数据：

铝的密度2.7 g/cm3,铅的密度 11.34 g/cm3。
对661.7 keV能量伽马射线，铝的吸收系数理论值0.194 cm-1,铅的吸收系数理论值1.213 cm-1。

核物理实验
NaI(Tl)闪烁谱仪( NaI(Tl) scintillation spectrometer)及伽马能谱测量
伽马射线的吸收
物理科学与技术学院核工程与技术系
实验目的
1、了解γ 射线与物质相互作用及其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μ 。
NaI(Tl)闪烁谱仪及伽马能谱测量
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厚度。
注意事项
• NaI（Tl）探测器要轻拿轻放，切忌磕碰。仪器开机后，必须预热30分钟左右。 • 当工作指示灯亮时，切勿关闭仪器。光电倍增管加高压、降高压都要缓慢，高压不得超过650 V。
• 在测绘吸收曲线中，应预先设定数据累积时间为
一定值以保证每次测量时间相同。 • 软件系统的操作按说明书进行。 • 实验室禁止吃东西，实验后要洗手。
其能量保持不变，因而没有射程概念可言，但可用吸收截
面或吸收系数 I Ndx I ( x ) I 0e

Nx
I 0e
x
ph c p p h c p
实际工作中常用质量厚度Rm=xρ (g／cm2)来表示吸收体厚度，以消除密度的影响。
I I 0e
x
I 0e

γ射线的吸收与物质吸收系数的测定

材料物理08-1 XX 同组者：XXX 指导老师：XXX 实验日期：2010年04月11号实验9-3 γ射线的吸收与物质吸收系数的测定测量物质对γ射线的吸收规律，不仅有助于了解γ射线与物质的相互作用机理，而且，作为一种重要的实验方法，在许多科学领域都发挥着巨大的作用。

例如，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。

【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⎪⎩⎪⎨⎧∝∝∝25ZZZpcphμμμ（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。

γ射线能谱测量实验报告(共12页)

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）。

γ能谱及γ射线的吸收

3系08级姓名：方一日期：6月12日 PB08206045实验题目: γ能谱及γ射线的吸收实验目的: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: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。

由图看出反冲电子以角度φ出射，φ与θ间有以下关系：2tan 1cot 20θϕγ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=c m E （3）由式（2）给出，当 180=θ时，反冲电子的动能e E 有最大值：γγE cm E E 2120max +=（4）这说明康普顿效应产生的反冲电子的能量有一上限最大值，称为康普顿边界E C 。

3）电子对效应当γ光子能量大于202c m 时，γ光子从原子核旁边经过并受到核的库仑场作用，可能转化为一个正电子和一个负电子，称为电子对效应。

此时光子能量可表示为两个电子的动能与静止能量之和，如202c m E E E e e ++=-+γ （5）其中MeV c m 02.1220=。

γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定修改后

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。

γ射线能谱的测定实验报告

γ射线能谱的测定【摘要】：本实验主要通过测量γ的能谱和采用NaI( Tl) 闪烁谱仪测全能峰的方法测量了137Cs 和60 Co 的γ射线在铅铜中吸收，对137Cs( 0. 661 MeV) 分别为1. 213、0. 642、0. 194 cm- 1, 与公认值相差均约1%; 对60Co 分别为0. 674、0. 481、0. 149 cm- 1 , 与公认值相差均在5%以内。

本实验就是利用探测器的输出脉冲幅度与入射粒子能量成正比的规律来测得能量与其强度的关系曲线。

通过对CS、CO能谱的测定，可以加深对γ射线能量与强度的关系，γ射线与物质相互作用的理解；可以进一步了解NaI(T )闪烁谱仪原理，特性与结构，掌握NaI(T )闪烁谱仪的使用方法以及鉴定谱仪的能量分辩率与线性。

【关键词】：γ射线、能谱、NaI（Tl）γ闪烁谱仪【引言】：γ跃迁可定义为一个核由激发态到较低的激发态, 而原子序数Z 和质量数A 均保持不变的退激发过程, 是激发核损失能量的最显著方式跃迁可定义为一个核由激发态到较低的激发态, 而原子序数Z 和质量数A 均保持不变的退激发过程, 是激发核损失能量的最显著方式。

闪烁探测器是利用某些物质在射线作用下会发光的特性来探5g射线的仪器。

它的主要优点是：既能探测各种类型的带电粒子，又能探测中性粒天既能测量粒子强度，又能测量粒子能氨并且探测效率高，分辨时间短。

它在核物理研究和放射性同位索的测量中得到广泛的应用。

本实验的目的是了解NaI(T1)闪烁谱仪的原理、特性与结构，掌捏NaI(T1)闪烁谱仪的使用方法，鉴定潜仪的能量分辨率和线性，并通过对于y射线能谱的测量，加深对y射线与物质相互作用规律的理解。

【实验方案】：实验原理原子核的衰变产生γ射线，不同能级间的衰变跃迁可以产生不同能量的γ射线，我们可以通过射线探测器对这些γ射线的能谱分析就可以推断出原子核的一些性质。

射线探测器的是根据射线与物质的相互作用规律研制的，可分为“信号型”和“径迹型”，本实验用的NaI（T1）单晶γ闪烁谱仪就是属于信号型。

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。

伽马射线相关实验实验报告实例

数据处理：1. 作坪曲线原始数据：2. 用最小二乘法处理铝吸收片的数据，计算铝的质量吸收系数和半吸收厚度由公式x e I I μ-=0得：x I Iμ=-0ln，以0ln I I -为纵坐标，x 为横坐标作图并拟合：（1）以总面积为光强，所得结果：y = 0.0219x - 0.0098-0.0500.050.10.150.20.250.30.3505101520铝片厚度与透过率铝片厚度与透过率线性 (铝片厚度与透过率)斜率为 0.0219；（2）以净面积为光强，所得结果：斜率为0.0317；平均斜率为0.0268铝片平均面密度为2.44g/cm^2,密度为2.6989g/cm^3,则平均厚度为2.44/2.6989cm=0.904cm.μ=0.0268/0.904cm=0.0296cm-1半吸收厚度：2ln x μ, x=23.417cm3. 用作图法处理铝吸收片的数据，计算铝的质量吸收系数和半吸收厚度（1）以总面积为光强，所得结果：斜率为0.0406；（2）以净面积为光强，所得结果：斜率为0.0321；平均斜率为0.0364铝片平均面密度为1.87g/cm^2,密度为11.350g/cm^3,则平均厚度为1.87/11.350cm=0.165cm.μ=0.0364/0.165cm=0.2206cm-1半吸收厚度：2ln x μ, x=3.1421cm思考题：1 什么是坪曲线？坪曲线的测量在研究核衰变统计规律中的意义。

坪曲线：入射粒子的强度不变时，计数器的计数率随着工作电压变化的曲线；意义：在研究核衰变统计规律中，需要工作环境恒定不变，但在实际中电压会有少量飘移，需要选用计数率随电压变化较小的工作点。

2：什么是γ吸收？为什么说γ射线通过物质是无射程概念？γ射线与物质作用机制理解。

γ吸收:γ与电子发生作用，能量被完全吸收；γ射线通过物质时若不与其发生作用，则能量不会衰减，因而无射程概念。

伽马射线吸收系数的测量

γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定初阳学院综合理科081班马甲帅08800140指导老师林根金摘要：本实验研究的主要是窄束γ射线在金属物质中的吸收规律。

测量γ射线在不同厚度的铅、铝中的吸收系数。

通过对γ射线的吸收特性，分析与物质的吸收系数与物质的面密度，厚度等因素有关。

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。

关键词：γ射线吸收系数μ60Co、137Cs放射源引言：γ射线首先由法国科学家P.V.维拉德发现，是继α、β射线后发现的第三种原子核射线。

原子核衰变和核反应均可产生γ射线。

γ射线具有比X射线还要强的穿透能力。

γ射线是处于激发态原子核损失能量的最显著方式，γ跃迁可定义为一个核由激发态到较低的激发态、而原子序数Z和质数A均保持不变的退激发过程。

γ射线是光子，光子会与被束缚在原子中的电子、自由电子、库伦场、核子等带电体发生相互作用。

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1实验原理1.1 γ射线与带电体的作用原理γ射线与带电体的相互作用会导致三种效应中的一种。

理论上讲，γ射线可能的吸收核散射有12种过程。

这些效应所释放的能量在10KeV到10MeV之间的只有三种，也就是基本上每种相互作用都产生一种主要的和吸收散射过程。

这三种主要过程是：1.1.1光电效应：低能γ光子所有的能量被一个束缚电子吸收，核电子将其能量的一部分用来克服原子对它的束缚，成为光电子；其余的能量则作为动能，发生光电效应。

1.1.2 康普顿效应：γ光子还可以被原子或单个电子散射，当γ光子的能量（约在1MeV）大大超过电子的结合能时，光子与核外电子发生非弹性碰撞，光子的一部分能量转移给电子，使它反冲出来，而散射光子的能量和运动方向都发生了变化，发生康普顿效应。

γ射线的吸收和物质吸收系数的测量

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。

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。

伽马射线的吸收讲解

核物理实验
NaI(Tl)闪烁谱仪( NaI(Tl) scintillation spectrometer)及伽马能谱测量
伽马射线的吸收
物理科学与技术学院核工程与技术系
实验目的
1、了解γ 射线与物质相互作用及其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μ 。
NaI(Tl)闪烁谱仪及伽马能谱测量
铅和铝的吸收曲线
实验仪器装置

γ 放射源137Cs（0.6617 MeV）或 60Co （1.1732 MeV，1.3325 MeV）； 200μ m AL窗NaI闪烁探头和光电倍增管； γ 谱仪； Pb、Al吸收片若干；微机。
实验内容
1) 测量137Cs的γ 射线（取662 keV光电峰）在通过一组吸收片（铅、铝）后的射线强度，作出伽马射线强度与吸收体质量密度关系曲线，并用最小二乘法原理拟合求线性吸收系数。
0
- /
ln

N R
2 2
ln
N
1
1
R
半吸收厚度就是使入射的γ 射线强度减弱一半时的吸收物质的厚度。记作
I I 0e
x
1 I0 2
d 1 / 2 ln 2 / 0 . 693 /
有用的定义
吸收截面吸收系数 σ μ = σN
半吸收厚度
d1/2=ln2/μ
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厚度。
注意事项
• NaI（Tl）探测器要轻拿轻放，切忌磕碰。仪器开机后，必须预热30分钟左右。 • 当工作指示灯亮时，切勿关闭仪器。光电倍增管加高压、降高压都要缓慢，高压不得超过650 V。

γ射线与物质相互作用

γ射线与物质相互作用γ射线是一种高能电磁辐射，由原子核内部的剧烈变化引起。

它具有很高的穿透能力，可以穿透多种物质，包括金属和混凝土。

尽管如此，γ射线与物质之间仍然存在相互作用。

一、透射：γ射线可以透过一些物质，例如玻璃、空气和许多金属。

这是因为γ射线的波长非常短，可以穿透物质中的间隔，与其它分子没有明显的相互作用。

二、散射：γ射线可以与物质中的原子发生散射。

当γ射线与物质中的原子发生碰撞时，原子会吸收能量并重新辐射出去。

散射过程会改变γ射线的方向和能量，这种现象被称为康普顿散射。

三、吸收：当γ射线穿过物质时，它会与物质中的原子作用，被吸收。

吸收过程取决于射线的能量和物质的密度。

较低能量的γ射线通常被物质吸收得更多，而较高能量的γ射线则具有更大的穿透能力。

四、电离和激发：γ射线可以通过电离和激发原子而与物质相互作用。

当γ射线与原子发生碰撞时，它可以从原子中剥离一个或多个电子，导致电离现象。

此外，γ射线也可以使原子的内部能级发生跃迁，使原子处于激发状态。

五、产生副射线：当γ射线与物质相互作用时，有时会产生副射线。

这些副射线是由散射和零散的辐射粒子组成的。

副射线通常具有较低的能量，但仍然会与物质相互作用。

应用：一、放射治疗：γ射线可以用于癌症放射治疗。

高能γ射线可以穿透人体组织，直接破坏癌细胞的DNA结构，从而阻止其分裂和生长。

二、辐射检测：γ射线可以用于检测辐射源。

它可以透过物体，帮助我们确定它们内部是否有放射性物质。

这在核能行业和辐射安全领域非常重要。

三、材料检测：γ射线可以用于材料的非破坏性检测。

通过测量或图像化材料中的γ射线吸收和散射模式，我们可以检测到材料中的缺陷或异物。

四、碳14定年法：碳14是一种放射性同位素，会发出γ射线。

利用碳14的衰变速率，我们可以用它来确定生命体的年龄，从而推测出其历史和起源。

结论：γ射线与物质的相互作用很复杂，取决于射线的能量、物质的性质和射线的入射角度等因素。