γ射线的吸收与物质吸收系数的测定
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
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。
核辐射测量方法实验报告
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：实验证明，γ射线在介质中的衰减服从指数规律：de I I μ-=0，mm d e I I μ-=0μ=(- Ln(I/I O ))/d ， μm =(- Ln(I/I O ))/d m式中：I 为射线经过某一介质厚度的仪器净读数（减去本底）；I 0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; d m 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；κστμ++=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021I I =时，μ2ln 21=d 或 212ln d =μ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I 0’；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I d ’，每个点测三次取平均植；5) 更换一种吸收屏，重复步骤4，测量时注意测量条件不变。
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。
γ射线的吸收与物资吸收系数μ的测定
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)。
五．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。
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，通系电1，力过根保管据护线生高0不产中仅工资2艺料22高试2可中卷以资配解料置决试技吊卷术顶要是层求指配，机置对组不电在规气进范设行高备继中进电资行保料空护试载高卷与中问带资题负料2荷试2，下卷而高总且中体可资配保料置障试时2卷，32调需3各控要类试在管验最路；大习对限题设度到备内位进来。行确在调保管整机路使组敷其高设在中过正资程常料1工试中况卷，下安要与全加过，强度并看工且25作尽52下可22都能护可地1关以缩于正小管常故路工障高作高中；中资对资料于料试继试卷电卷连保破接护坏管进范口行围处整，理核或高对者中定对资值某料，些试审异卷核常弯与高扁校中度对资固图料定纸试盒，卷位编工置写况.复进保杂行护设自层备动防与处腐装理跨置，接高尤地中其线资要弯料避曲试免半卷错径调误标试高方中等案资，，料要编试求5写、卷技重电保术要气护交设设装底备备置。4高调、动管中试电作线资高气，敷料中课并设3试资件且、技卷料中拒管术试试调绝路中验卷试动敷包方技作设含案术，技线以来术槽及避、系免管统不架启必等动要多方高项案中方；资式对料，整试为套卷解启突决动然高过停中程机语中。文高因电中此气资，课料电件试力中卷高管电中壁气资薄设料、备试接进卷口行保不调护严试装等工置问作调题并试，且技合进术理行，利过要用关求管运电线行力敷高保设中护技资装术料置。试做线卷到缆技准敷术确设指灵原导活则。。：对对在于于分调差线试动盒过保处程护，中装当高置不中高同资中电料资压试料回卷试路技卷交术调叉问试时题技，，术应作是采为指用调发金试电属人机隔员一板，变进需压行要器隔在组开事在处前发理掌生；握内同图部一纸故线资障槽料时内、，设需强备要电制进回造行路厂外须家部同出电时具源切高高断中中习资资题料料电试试源卷卷，试切线验除缆报从敷告而设与采完相用毕关高，技中要术资进资料行料试检，卷查并主和且要检了保测解护处现装理场置。设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
2-4 物质对伽马射线的吸收 实验报告
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：班级材料0705 学号200767007 姓名车宏龙实验地点：综合楼507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：1.了解掌握射线与物质相互作用的性质和特点2.学习掌握物质对射线的吸收规律3.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α和β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γ光子，这一现象称为γ衰变。
γ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γ射线与物质相互作用的示意图图中的三种状况分别为： 1. 低能时以光电效应为主。
2. 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。
3. 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γ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，γ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。
γ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γ射线对物质的穿透情况。
本实验研究的主要是窄束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。
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。
伽马射线的吸收
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
R m /
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
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
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。
N N 0e
R m /
如果将吸收曲线在对数坐标纸上作图，将 得出一条直线。
ln N R m / ln N
0
ln N R m / ln N
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
测量测量137137cscs的的射线取射线取662662kevkev光电光电峰过一组吸收片组吸收片铅铝后的射线强度作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并用最小二乘法原理拟合求线性吸收系数
【报告】伽马能谱实验报告
【关键字】报告伽马能谱实验报告篇一：闪烁伽马能谱测量实验报告实验题目：《闪烁γ能谱测量》一、实验目的1加深对γ射线和物质相互作用的理解。
2.掌握NaI(Tl)γ谱仪的原理及使用方法。
3.学会测量分析γ能谱。
4.学会测定γ谱仪的刻度曲线.。
二、实验仪器Cs放射源Co放射源FH1901型NaI闪烁谱仪SR-28双踪示波器三、实验原理1. γ射线与物质相互作用γ射线与物质相互作用主要有光电效应、康普顿散射及电子对效应。
1）光电效应：在光电效应中，原子吸收光子的全部能量，其中一部分消耗于光电子脱离原子束缚所需的电离能，另一部分就作为光电子的动能。
所以，释放出来的光电子能量和该束缚电子所处的电子壳层的结合能B?之差。
因此，E光电子=E??Bi?E?（需要原子核参加）2）康普顿散射：康普顿散射是γ光子与原子外层电子相互作用的结果。
反冲电子的动能为：Ee?E?2(1?cos?)m0c2?E?(1?cos?)即使入射γ光子的能量是单一的，反冲电子的能量却是随散射角连续变化的。
3）电子对效应：电子对效应是γ光子从原子核旁经过时，在原子核的库伦场作用下，γ光子转化为一个正电子和一个负电子的过程。
根据能量守恒定律，只有当入射光子的能量hν大于2m0c2，即hν〉1.02MeV时，才能发生电子对效应。
（与光电效应相似，需要原子核参加）2．NaI（Tl）γ能谱仪介绍1）闪烁谱仪装置示意图2）闪烁谱仪的工作原理Γ射线次级电子荧光Γ放射源与闪烁体发闪烁体受光阴极吸收生三种作用激辐射光电子电脉冲定标器记录分析器分析各打拿极逐级缩小3)能谱分析（以137Cs为例）全能峰是γ光子与闪烁体发生光电效应产生的，直接反映了γ射线的能量；康普顿坪是由康普顿效应贡献的；逸出的γ射线与闪烁体周围的物质发生康普顿散射，反散射光子进入闪烁体发生光电效应形成反散射峰。
4）谱仪的能量分(原文来自：小草范文网:伽马能谱实验报告)辨率和能量刻度曲线闪烁单晶γ谱仪最主要的指标是能量分辨率和线性。
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。
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：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。
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。
r射线实验预习报告
γ射线能谱及物质吸收系数μ的测量预习报告物理082 陈丽霞 08180203摘要： 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测射线的仪器。
本实验要求我们通过实验学会NaI （Tl ）γ单晶体闪烁体整套装置的操作、调整和使用，并测量s c 137、60Co 的γ能谱。
借此实验来了解NaI(T )闪烁谱仪原理，特性与结构并掌握NaI(T )闪烁谱仪的使用方法。
通过测量物质的吸收系数我们还可以进而求出挡板的厚度等。
这些在医学、航天等领域都有着重要的贡献。
关键词： 能谱 γ射线 吸收系数引言： 原子核由高能级向低能级跃迁时会辐射 射线，它是一种波长极短的电磁波，其能量由原子核跃迁前后的能级差来表示即：i f E E h =_υ。
射线与物质发生相互作用则产生次级电子或能量较低的 射线，将 射线的次级电子 按不同能量分别进行强度测量，从而得到 辐射强度按能量的分布，即为“能谱”。
测量能谱的装置称为“能谱仪”。
闪烁探测器是利用带电粒子或非带电粒子与某些物质的相互作用下转化成为带电 粒子对物质原子的激发，从而会产生发光效应的特性来测量射线的仪器。
它的主要优点是即能测量各种类型的带电粒子，又能探测中性粒子；即能测量粒子强度，又能测量粒子能量；并且探测效率高。
核物理学又称原子核物理学，是20世纪新建立的一个物理学分支。
它研究原子核的结构和变化规律；射线束的产生、探测和分析技术；以及同核能、核技术应用有关的物理问题。
它是一门既有深刻理论意义，又有重大实践意义的学科。
1.核物理的发展可看做以下的三个阶段：一、初期1896年，贝可勒尔发现天然放射性，这是人们第一次观察到的核变化。
现在通常就把这一重大发现看成是核物理学的开端。
此后的40多年，人们主要从事放射性衰变规律和射线性质的研究，并且利用放射性射线对原子核做了初步的探讨，这是核物理发展的初期阶段。
在这一时期，人们为了探测各种射线，鉴别其种类并测定其能量，初步创建了一系列探测方法和测量仪器。
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。
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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。
对于线性吸收系数μ与γ射线能量γE之间的关系也比较复杂，并且随吸收物质的不同而存在显著差别。
图9-3-1给出了铅、锡、铜、铝对γ射线的线性吸收系数μ与γ射线能量γE之间的关系曲线。
图9-3-1 铅、锡、铜、铝对γ射线的吸收系数和能量的关系实际工作中常用质量吸收系数mμ表示物质对γ射线的线性吸收系数μ，mμ与μ的关系为ρμμ=m（9-3-4）其中ρ是吸收物质的密度（单位为3cmg）。
用mμ表示的γ射线强度的指数衰减规律为mmxe IIμ-=0（9-3-5）式中的ρxxm=为吸收物质的质量厚度，单位为2/cmg。
因为()pcphArm ANNσσσρσρμμ++===（9-3-6）其中N A是阿佛加德罗常数，A是原子量数。
所以质量吸收系数与吸收物质的密度及物理状态无关，在实际应用上也就更为方便。
在相同实验条件下，由于某一时刻的计数率n总是与该时刻的γ射线强度I成正比，所以（9-3-5）式也可以表示为m m x e n n μ-=0 （9-3-7）对两边同时取对数，得m m x n n μ-=0ln ln （9-3-8）显然，n ln 与m x 具有线性关系，如图9-3-2所示。
图9-3-2 n ln —m x 曲线有时，物质对γ射线的吸收能力也用“半吸收厚度”表示，它是指使入射的γ射线强度减弱到一半时的吸收物质厚度，记作2/1d ，在量值上为μ2ln 2/1=d （9-3-9）显然，2/1d 也是吸收物质的原子序数Z 和γ射线能量γE 的函数。
利用半吸收厚度，可以粗略估计γ射线的能量。
【实验装置与器材】实验装置如图9-3-3所示，包括137Cs 和60Co γ放射源、NaI （Tl ）闪烁探测器、多道脉冲幅度分析器（含多道分析软件，其操作方法请阅读仪器使用说明书）、计算机，以及多个铅吸收片和铝吸收片等。
图9-3-3 γ射线的吸收测量装置由于实验中采用NaI （Tl ）闪烁探测器，配合多道脉冲幅度分析器进行测量，在计算机上显示的是γ射线的全能谱，考虑到本底、计数统计涨落及光标定位不准的影响，所以无法直接准确得到某一能量γ射线在某一时刻的计数率，比较好的解决办法是，在相同实验条件下（放射源与探测器的位置不变，探测器工作电压和放大倍数不变，并保证相同的测量时间），首先获得不同吸收厚度下的γ射线全能谱，然后计算所选光电峰的净面积A （多道分析软件中包含此功能），以此替代前述公式中的n 或I 。
净面积的计算方法有三种，分别是TPA 算法、Covell 算法和Wasson 算法，如图9-3-4所示。
这些算法中，TPA 算法比较简单，准确度也较高，因此在手工计算时，建议采用这种算法，具体做法请阅读相关资料。
图9-3-4 净面积算法示意图【实验内容】1、阅读仪器使用说明，掌握仪器及多道分析软件的使用方法。
2、仪器开机并调整好工作电压（700~750V ）和放大倍数后，预热30分钟左右。
3、在多道分析软件中调整预置时间为600s 。
4、用一组铝吸收片测量对137Cs 的γ射线（取0.662MeV 光电峰）的吸收曲线，并用最小二法原理拟合求质量吸收系数。
根据铝的密度（3/7.2cm g =ρ）求线性吸收系数，与理论值（0.194㎝-1）比较，求相对不确定度。
计算半吸收厚度。
5、用一组铅吸收片测量对137Cs 的γ射线（取0.662MeV 光电峰）的吸收曲线，并用最小二法原理拟合求质量吸收系数。
根据铅的密度（3/34.11cm g =ρ）求线性吸收系数，与理论值（1.213㎝-1）比较，求相对不确定度。
计算半吸收厚度。
6、用一组铝吸收片测量对60Co 的γ射线（取1.17MeV 或1.33MeV 光电峰）吸收曲线，并用最小二法原理拟合求线性吸收系数、质量吸收系数和半吸收厚度。
数据处理1用一组铝片测量对Cs 的γ吸收其中选取的感兴趣范围是：90ch~~115ch用0片铝片测量截图用2片铝片测量截图用4片铝片测量截图用6片铝片测量截图表1用一组铝片测量对Cs 的γ吸收数据表格由表1，运用最小二乘法可得ln ROI 和 x m 的关系曲线由图不难得出，m μ=0.0903cm 2/g,已知铝的密度ρ=2.7g/cm 3,由ρμμ=m可得μ=0.244由 μ2ln 2/1=d 可求得半吸收厚度d 1/2=2.841cm.2用一组铅片测量对Cs 的γ吸收其中选取的感兴趣范围是：90ch~~115ch用0片铅片测量截图用2片铅片测量截图用4片铅片测量截图用6片铅片测量截图表2用一组铅片测量对Cs的γ吸收数据表格0片铝片ROI=19244 Ln ROI=9.86 x m=0g/cm2 2片铝片ROI=6612 Ln ROI=8.80 x m= 4.92g/cm2 4片铝片ROI=4517 Ln ROI=8.42 x m= 9.84g/cm2 6片铝片ROI=3241 Ln ROI=8.08 x m=14.76g/cm2由表2，运用最小二乘法可得ln ROI 和 x m 的关系曲线ln ROT与Xm的关系曲线y = -0.1163x + 9.648024*******246810121416Xml n R O T由上图不难得出，m μ=0.1163cm 2/g,已知铅的密度ρ=11.34g/cm 3,由ρμμ=m可得μ=1.319由 μ2ln 2/1=d 可求得半吸收厚度d 1/2=0.53cm.3、用一组铝片测量对Co 的γ吸收其中选取的感兴趣范围是：195ch~~215ch 用0片铝片测量截图用2片铝片测量截图用6片铝片测量截图表3用一组铝片测量对Co的γ吸收数据表格0片铝片ROI=309 Ln ROI=5.73 x m=0g/cm2 2片铝片ROI=114 Ln ROI=4.74 x m= 3.72g/cm2 6片铝片ROI=84 Ln ROI=4.43 x m=11.16g/cm2由表3，运用最小二乘法可得ln ROI 和 x m 的关系曲线由上图可得出，m μ=0.1058cm 2/g,已知铝的密度ρ=2.7g/cm 3,由ρμμ=m可得μ=0.286由 μ2ln 2/1=d 可求得半吸收厚度d 1/2=2.42cm.思考题1、如何用本实验的方法测量一定材料的厚度？答：可用待测材料代替试验中的铝片和铅片，测量γ射线穿过材料后的强度，根据公式xx N e I e I I r μσ--==00，已知γ射线的初始强度I 0和材料的线性吸收系数μ可求得材料的厚度x 。
2、闪烁体前有一厚度约200 μm 的铝质密封窗，试分析其对测量结果有何影响？ 答：没有影响，根据m m x e n nμ-=0，试验中n 与n 0都会有一定程度的衰减，因此对μm的计算没有影响3、实验中，是否可以用全谱总计数率代替光电峰的净面积？为什么？答：不可以，因为要考虑到本地、计数统计涨落及光标定位不准等因素的影响。
4、根据实验结果，谈谈在辐射的屏蔽防护方面应如何选择材料。
答：选材前要测一下材料对射线的半吸收厚度，尽量将辐射的影响降到最低。
5、根据实验结果分析物质对γ射线的吸收系数与哪些因素有关？答：由实验结果看，铅对一定射线的吸收系数要比铝的吸收系数大，实验表明，密度大的材料对射线的吸收系数大。
参考资料1、褚圣鳞，原子物理学， 高等教育出版社，19792、复旦大学等，原子核物理实验方法（下册），原子能出版社，19823、吴泳华等，近代物理实验，安徽教育出版社，19874、北京大学等，核物理实验，原子能出版社，1984。