γ射线的吸收

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γ射线的吸收实验报告

实验报告：γ射线的吸收实验

一、实验目的

通过实验探究γ射线的吸收规律，分析各种不同物质对γ射线吸收的影响。

二、实验原理

γ射线是一种能量很高的电磁辐射，对物质有很强的透射能力。当γ射线通过不同物质时，会发生吸收现象，即射线的强度会发生变化。主要影响γ射线吸收的因素包括物质的厚度、密度、原子序数等。实验中通过改变不同材料的厚度和密度，来研究γ射线吸收规律。

三、实验器材和试剂

1.γ射线源：用于发射γ射线的辐射源。

2.安全屏蔽装置：用于屏蔽γ射线的辐射。

3.各种材料：如不同厚度和密度的铅片、铝片等。

四、实验步骤

1.取一块铝片作为基准样品，记录γ射线源发出的射线强度。

2.依次将铅片放在铝片上，每次增加一块铅片并记录射线强度，直到达到一定厚度。

3.记录各个厚度下的射线强度，计算吸收率。

4.将铝片和不同厚度的铅片放在γ射线源和探测器之间，记录射线强度和各种材料的厚度、密度。

5.分析各个实验结果，总结出γ射线的吸收规律。

五、实验数据和结果

实验结果如下表所示：

材料，厚度（cm），密度（g/cm³），射线强度（cps）

:-----，:--------:，:----------:，:------------:

铝片，0，2.7，600

铝片+铅片，0+0.5，11.3，500

铝片+铅片，0+1.0，11.3，300

铝片+铅片，0+1.5，11.3，100

铝片+铅片，0+2.0，11.3，50

铝片+铅片，0+2.5，11.3，20

根据实验数据，可以绘制γ射线强度与不同厚度材料的关系图。

根据实验数据和图表分析可得到结论：随着铅片厚度的增加，γ射线的吸收率逐渐增大，射线强度逐渐减小。当铅片厚度超过2.5cm时，射线强度已经变得非常弱。

实验二 γ射线的吸收

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

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60

Co 〔或

137

Cs 〕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

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。

伽马射线的吸收

0
- /
ln
N R
2 2
ln
N
1
1
R
wk.baidu.com
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
其能量保持不变，因而没有射程概念可言，但可用吸收截
面或吸收系数来表示γ 射线对物质的穿透情况。
dI 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。
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。

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。

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ln

Fe 片的厚度/mm

Fig2：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 ln

x 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Fe

12790.1205645

.02

ln 2

1-==

mm d Fe μ

γ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 n

2.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 。

γ射线与物质相互作用的三种方式

γ射线是一种高能电磁波，具有极强的穿透能力，能够与物质相互作用。下面将介绍γ射线与物质相互作用的三种主要方式。

第一种方式是光电效应。当γ射线与物质相互作用时，它的能量可以被物质中的原子吸收，使得原子中的电子被激发或者被电离。这种现象被称为光电效应。在光电效应中，γ射线的能量被转移给物质中的电子，从而使得电子获得足够的能量逃离原子，形成电子-空穴对。光电效应在医学影像学中广泛应用，例如X射线摄影。

第二种方式是康普顿散射。康普顿散射是指γ射线与物质中的电子相互作用后改变方向和能量的过程。当γ射线与物质中的电子碰撞时，它会转移一部分能量给电子，使得γ射线的方向发生改变。这种散射过程不仅改变了γ射线的方向，还使γ射线的能量降低。康普顿散射在射线治疗和核物理实验中有重要应用。

第三种方式是伽马射线的光电效应。在高能γ射线与物质相互作用时，γ射线的能量可以被原子核吸收，从而使得原子核发生电离或激发。这种现象被称为伽马射线的光电效应。伽马射线的光电效应在核物理实验中经常被用来研究原子核的结构和性质。

除了上述三种方式，γ射线还可以通过康普顿散射与电子发生相互作用，产生正负电子对。这种过程称为产生电子对。产生电子对是一种重要的能量损失机制，在高能物理实验中起着重要的作用。

γ射线与物质相互作用的三种方式分别是光电效应、康普顿散射和伽马射线的光电效应。这些相互作用过程在医学影像学、射线治疗和核物理实验中都有广泛应用。通过深入研究γ射线与物质的相互作用，可以更好地理解和利用γ射线的特性，推动相关领域的发展和进步。

γ射线的吸收与物资吸收系数μ的测定

（3—1）式可表达为
I (R)

I
e mR
0
/

（3—2）
由于在相同的实验条件下，某一时刻的计数率 N 总与该时刻的射线强度 I 成正比，又
对（3—2）式取对数得：
ln
N
由此可见，如果将吸收曲线在半对数坐标纸上作图，
将得出一条直线，如右图所示。 m / 可以从这条直线
的斜率求出，即
m ln N 2 ln N1
量的一部分来克服原子对它的束缚，其余的能量则作为动能；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。当光子的能
量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，即所谓的康普顿效应，光子能量在 1MeV 左右时，这是主要的相互作用方式；若入射光子的能量超过 1.02MeV，则电子对的生成成为可能。在带电粒子的库仑场中，产生的电子对总动能等于光子能量减去这两个电子的静止质量能(2mc2=1.022MeV)。
在物质中是逐渐损失能量，最后停止下来，有射程概念；γ 射线穿过物质时，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 γ 射线对物质的穿透情况。

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。

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 E 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

E e E B i B i 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

E (1 cos )

E e

E 2 (1 cos ) 2 m 0c 2

E (1 cos )

E 2 m 0

3）

式中m 0c 2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：

cot 1 E 2 tan m 0c 2 2

由式（ 2）给出，当 180 时，反冲电子的

动能 E e 有最大值： E

γ射线屏蔽参数手册

γ射线是一种高能电磁波，具有强大的穿透能力，对人体和环境都具有一定的危害。在许多工业和医疗领域，需要对γ射线进行屏蔽，以保护人员和设备的安全。本手册将介绍γ射线的特性、产生方式以及屏蔽参数的计算方法，以供工程师和技术人员参考。

一、γ射线的特性

γ射线是一种电磁辐射，具有很强的穿透能力，能够穿透物质而不被吸收或散射。它的能量范围广泛，可以从几keV到数MeV，因此需要特定材料和厚度进行屏蔽。γ射线的穿透性使其在医疗放射治疗、工业探伤和核辐射检测等领域得到广泛应用。

二、γ射线的产生方式

γ射线通常是由放射性核素的衰变过程中产生的。核素的衰变会释放出γ射线，这些射线在空气中传播，具有很强的穿透性。在工业和医疗应用中，常用的γ射线源包括钴60和铯137等放射性同位素。

三、γ射线的屏蔽参数计算

1. 线性吸收系数

线性吸收系数是评价材料对γ射线吸收能力的重要参数，通常用μ表示。μ与材料的密度和原子序数有关，可以通过实验或文献查找获得。

2. 半层值厚度

半层值厚度是衡量材料对γ射线屏蔽能力的重要参数，通常用H表示。它表示单位面积材料对γ射线吸收一半的厚度，与线性吸收系数μ有关。可以通过下式计算得到：

H=0.693/μ。

3. 屏蔽材料的选择

根据工程需求和γ射线的能量范围，可以选择合适的材料进行屏蔽设计。常用的屏蔽材料包括铅、钨、混凝土等，它们的密度和原子序数决定了其对γ射线的屏蔽效果。

4. 屏蔽结构的设计

根据工程需求和空间限制，设计合适的屏蔽结构，包括层叠式屏蔽、反向层叠式屏蔽等方式。通过合理设计结构和厚度，可以达到有效的屏蔽效果。

γ射线与物质相互作用的三种方式

γ射线是电磁波谱中能量最高的一种辐射。当γ射线与物质相互作

用时，可以通过三种方式进行描述：光电效应、康普顿散射和电子对产生。

首先，光电效应是一种当γ射线与物质相互作用时，能量被物质相

互作用所吸收的过程。在光电效应中，γ射线的能量转移到物质的电子上，使得电子被激发或者从原子中释放出来。当γ射线能量高于物质的

束缚能时，光电效应会发生。这是由于γ射线的能量足够大，能够克服

物质内部的束缚力，从而将电子从原子中释放出来。光电效应主要发生在

重元素中。例如，铅、钨等金属都能够发生光电效应。

其次，康普顿散射是γ射线与物质中原子的电子相互作用时，γ射

线的散射过程。在康普顿散射中，γ射线与原子的电子发生碰撞，并且

一部分能量被散射到其他方向上。这是由于γ射线与物质中的电子发生

弹性碰撞，使得γ射线的方向和能量都发生改变。康普顿散射主要发生

在中等、重原子中。例如，铝、铁等金属都能够发生康普顿散射。

最后，电子对产生是当γ射线能量足够高时，可以生成一对正电子

和负电子。在电子对产生过程中，γ射线的能量转化为正电子和负电子

的质量能。这是由于γ射线的能量超过了光子的能量阈值，使得光子在

真空中转化为了新的粒子对。电子对产生主要发生在高能的γ射线中。

当这对电子进一步与物质相互作用时，会发生光电效应、康普顿散射等过程。在医学成像中，正电子发射断层扫描（PET）就是利用电子对产生来

进行检测。

总的来说，γ射线与物质相互作用的三种方式包括光电效应、康普

顿散射和电子对产生。这些相互作用过程的理解对于研究γ射线与物质

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：

γ-射线辐照灭菌的原理

第一部分：γ-射线的特性和来源

γ-射线是高能电磁波的一种，具有很强的穿透能力。它的波长较短，能够穿透物质并对其产生电离作用。γ-射线的主要来源有放射性同位素和加速器。放射性同位素产生的γ-射线是自然界存在的，而加速器则是通过人工加速带电粒子而产生的。

第二部分：γ-射线灭菌的原理

γ-射线灭菌是利用γ-射线对微生物产生的电离作用和能量吸收作用进行灭菌的一种方法。γ-射线能够通过物质，当γ-射线穿过微生物细胞时，其中的能量会被微生物细胞吸收，导致细胞内分子的结构和功能发生变化，从而达到灭菌的效果。

第三部分：γ-射线辐照灭菌的应用

γ-射线辐照灭菌广泛应用于医疗、食品、药品等领域。在医疗领域，γ-射线可用于灭菌医疗器械、药品和血液制品等。在食品领域，γ-射线可用于灭菌肉类、水产品、调味品和果蔬等。在药品领域，γ-射线可用于灭菌药品和药品包装材料等。

第四部分：γ-射线辐照灭菌的优势和注意事项

γ-射线辐照灭菌具有以下优势：灭菌效果好，能够彻底灭活微生物；操作简单，无需额外添加化学物质；无残留物，不会对产品的质量产生影响。然而，γ-射线辐照灭菌也需要注意一些事项，如辐照剂

量的选择、辐照设备的安全使用等。

第五部分：γ-射线辐照灭菌的发展趋势

随着科学技术的不断发展，γ-射线辐照灭菌技术也在不断完善和应用拓展。射线剂量的调整、辐照设备的升级、辐照工艺的优化等都是未来发展的方向。此外，利用γ-射线进行杀菌的研究也在不断深入，以便更好地应对微生物的抗药性和耐热性等问题。

结论：

γ-射线辐照灭菌是一种高效、无残留物的灭菌方法，广泛应用于医疗、食品和药品等领域。通过电离作用和能量吸收作用，γ-射线能够对微生物产生杀菌效果。未来，γ-射线辐照灭菌技术将继续发展，为人类的健康和食品安全提供更好的保障。

γ射线的吸收(338)

中国石油大学近代物理实验实验报告成绩：

班级：应用物理学09-2班姓名：王国强同组者：庄显丽教师：

γ射线的吸收

【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】

x x N e I e I I r μσ--==00 （9-3-1）

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

γ射线在空气中的衰减系数

γ射线是高能电磁波，具有很强的穿透能力。当γ射线穿过物质时，会与物质中的原子相互作用，从而发生衰减。这种衰减可以用衰

减系数来描述，衰减系数取决于物质的密度、原子序数等因素。

在空气中，γ射线的衰减主要是通过与空气分子相互作用来实现的。空气主要由氮气和氧气组成，其中氮气占空气的78%，氧气占21%。这些分子与γ射线的作用主要有散射和吸收两种方式。

散射是指γ射线与分子发生相互作用后改变方向的过程。这种散

射主要是弹性散射，即γ射线将一部分能量传递给分子，并改变方向。这种散射并不会改变γ射线的能量，只会改变射线的传播方向。不过，在散射过程中，γ射线也会发生微扰动、非弹性散射等，这些过程会

使γ射线的能量有所损失。

吸收是指γ射线被分子吸收的过程。当γ射线穿过空气时，会

与分子发生电离或激发等过程，并转移能量给分子。这些转移的能量

最终以分子的振动、转动等形式存在，而γ射线的能量则被吸收。这

种吸收作用是γ射线衰减的主要原因。

空气中γ射线的衰减系数可以用线性衰减系数μ来表示，单位

为cm^-1。它表示单位厚度的物质能够使射线强度减弱的比例。衰减系数与物质的密度、原子序数等因素有关。在空气中，γ射线的线性衰

减系数相对较小，一般在范围10^-2至10^-4 cm^-1之间。

具体来说，线性衰减系数与能量有关。γ射线的能量范围很广，

从几千伏特到几兆伏特不等。在相同的能量下，线性衰减系数随着原

子序数的增加而增加。这是因为，高原子序数的元素有更多的电子能级，能够与γ射线发生更多的作用，从而实现更大的衰减。