γ射线的吸收衰减规律
核辐射测量
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； 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 =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。
射线的吸收
实验1.3 射线的吸收实验时间：2010年10月21日【摘要】实验中我们分别探究了γ射线在铜，铝，铅中的吸收规律。
通过这次实验我们希望了解γ射线在物质中的吸收规律，同时掌握测量γ吸收系数的基本方法。
【引言】γ射线在穿透物质时，会被物质吸收，吸收作用的大小用吸收系数来表示。
物质的吸收系数的值与γ射线的能量有关，也与物质本身的性质有关。
正确测定物质的吸收系数，在核技术的应用与辐射防护设计中具有十分重要的意义。
例如工业上广泛应用的料位计、密度计、厚度计，医学上的γ照相技术等都是根据这一原理研究设计的。
【关键词】铜 铝 铅γ射线 吸收【正文】一、 实验原理1.窄束 射线在物质中的吸收规律。
γ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γ射线的强度减弱。
准直成平行束的γ射线称为窄束γ射线，单能窄束γ射线在穿过物质时，其强度的减弱服从指数衰减规律，即：其中I 0为入射γ射线强度，I x 为透射γ射线强度，x 为γ射线穿透的样品厚度，μ为线性吸收系数。
用实验的方法测得透射率T=I x /I 0与厚度x 的关系曲线，便可根据（1）式求得线性吸收系数μ值。
为了减小测量误差，提高测量结果精度。
实验上常先测得多组 I x 与x 的值，再用曲线拟合来求解。
则：ln I x =ln I 0−μx （2）由于γ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μ都有贡献，可得：μ=μph +μc +μp （3）式中μph 为光电效应的贡献， μc 为康普顿效应的贡献，μp 为电子对效应的贡献。
它们的值不但与γ光子的能量E r 有关，而且还与材料的原子序数、原子密度或分子密度有关。
对于能量相同的γ射线不同的材料、μ也有不同的值。
医疗上正是根据这一原理，来实现对人体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γ射线的线性吸收系数μ随能量E变化关系。
γ射线的吸收衰减规律
γ射线的吸收衰减规律一、实验目的1．加深对γ射线在物质中的吸收规律的理解；2．掌握测量γ射线在几种物质中的有效吸收系数的方法；3．学会如何正确安置实验条件的方法。
二、实验内容1．在好几何条件下，测量137Cs的γ射线在石板、瓷砖中的吸收曲线，并由曲线斜率、半吸收厚度确定上述物质的有效（线）吸收系数和有效质量吸收系数；2．计算有效质量吸收系数，并与有效（线）吸收系数行比较；3．使用最小二乘法拟合实测曲线，求出有效（线）吸收系数。
三、实验原理四、设备与装置图1．放射源137Cs 1 个；2．ZDD3901石材放射性检测仪；3．瓷砖若干；4．石板若干。
五、步骤1．检查设备装置。
检查仪器是否有松动、脱落和损坏，备件是否齐全，记录仪器型号和实验时温度、湿度；2．ZDD3901石材放射性检测仪电源安装。
本仪器可用市电或电池供电，电池需4节1号电池；3．仪器连接，用配带的电缆线将探头和主机连接好。
注意：连接电缆的过程中电源需关闭，分开电缆的时候必须先关闭电源；4．按示意图放置实验装置；5．调整装置，使放射源、探测器的中心位于同一轴线上；6．开机预热10分钟以上，按“设置”键设置测量时间为2分钟，按“选择”键选择选择“Total count”测量项，分别测量并记录无源和有源时仪器计数。
测量次数5次；7．调整吸收屏的合适位置，先逐步放入瓷砖，测量并记录每次放入瓷砖的厚度，同样选择测量时间为2分钟、“Total count”测量项，测量并记录放入吸收屏后有源时仪器计数，每次测量两次，如两次数据相对误差较大，重新进行测量；8．取出瓷砖，逐步放入石板，测量并记录每次放入石板的厚度，同样选择测量时间为2分钟、“Total count”测量项，测量并记录放入吸收屏后有源时仪器计数，每次测量两次，如两次数据相对误差较大，重新进行测量；9．关闭探测器电源，断开连接电缆，如果用电池，拆除电池；10．归还放射性源。
11．对每种吸收屏测出γ吸收曲线后，并分别求出本底平均计数和有源无屏时的平均计数。
第一章放射物理基础
④若一种核素同时发生n 种类型的核衰变，则 多种衰变同时进行，互不影响：
1 2 n
半衰期:放射性核的数量因发生自发核衰 变而减少到原来核数一半所需的时间
N0 2
N0eT
可得：T ln 2 0.693
用半衰期表示衰变方程:
对递次衰变系列(T1»Ti, i=2,3,···)，有：
1N1 2 N 2 n N n
暂时平衡(transient equilibrium)
条件：
T1
T2 1
2
t 7 T1T2 T1 T2
结果： N 2 1 N1 2 1
A2 2 A1 2 1
1、卢瑟福的原子模型
α 粒子的散射实验
目的：检验汤姆逊模型的正确性 原理：带电粒子射向原子,探测出射粒子的角 分布。
实验装置和模拟实验
R:放射源； F:散射箔； S:闪烁屏； M：显微镜
B:圆形金属匣
（a)侧视图
(b)俯视图
α 粒子：放射性元素发射出的高速带电粒 子，其速度约为光速的十分之一，带+2e的 电荷，质量约为4MH。
吸收能量
核外电子从一个电子 层跃迁到另一个电子 层时，吸收或释放一 定的能量，就会吸收 或释放一定波长的光，
释放能量
所以得到线状光谱。
电子在原子中如何分布？
密集的、带正电荷的原子核包含了原子的大部分质量，它被 带负电荷的电子包围
电子在原子中如何分布？
原子核外的电子是分层排布的，每一层都 可以叫做能层，可以分为K.L.M.N.O.P.Q这 7个能层，每个能层最多能排2n2个电子，每 个能层又可以为多个能级。
近代物理实验（中国石油大学）实验9-3γ射线的吸收与物质吸收系数的测定
实验9-3 γ射线的吸收与物质吸收系数的测定一．【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。
二．【实验原理】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，由于光电效应、康普顿效应和电子对效应三种效应，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。
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⎪⎩⎪⎨⎧∝∝∝25Z Z Z p c ph μμμ （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m μ表示物质对γ射线的线性吸收系数μ，m μ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3cm g ）。
用m μ表示的γ射线强度的指数衰减规律为m m x e I I μ-=0 （9-3-5）式中的ρx x m =为吸收物质的质量厚度，单位为2/cm g 。
因为()p c ph Ar m AN N σσσρσρμμ++===（9-3-6） 其中N A 是阿佛加德罗常数，A 是原子量数。
3射线与物质的相互作用-2(硕)
2016/5/31
20/61
三种射线穿透性的比较
射线具有穿透物质的特殊能力。不同的射线种类 穿透能力是不一样的。其中，、穿透力很小， 射线一张纸就可以隔离，射线一层金属薄板也 可以隔离，穿透力最强，必须非常厚的混凝土 或铅块才能阻挡。
2016/5/31
19/61
质能吸收系数(mass energy-absorption coefficient)
质能吸收系数：某物质对不带电粒子的质量能量 吸收系数μen/ρ，是质量能量转移系数μtr/ρ和 (1-g)的乘积 en tr 1 g
它表示γ射线在物质中穿过单位质量厚度后，其 能量被物质吸收的份额。
对一种特定物质来说，存在一个γ射线能量值， 具有此能量的γ射线最易穿透该物质，该能量通 常称为γ射线的临界吸收能量 临界吸收能量：电子对效应截面的升高速度等于 光电效应截面和康普顿效应截面的降低速度时的 能量。
2016/5/31 7/61
影响三种效应截面的因素
三种效应的截面都与原子序数Z有关，σph与Z5成 正比，σc与Z成正比，σp与Z2成正比，所以物质 的衰减系数与物质原子的原子序数有密切的关系， 也与γ射线的能量有关 三种效应的相对重要性与Z及能量hv的关系
电离辐射与物质相互作用
上海交通大学
王德忠 教授 2013年3月20日
物质对射线的吸收
射线窄束衰减(narrow-beam attenuation)规律
γ 射线通过物质时，如果发生几种效应中间的一 种效应，γ 光子就从光子束中分离出来（在康普 顿散射时，认为散射γ 光子不能算在原来γ 光子 入射束内），这种情况称为γ 射线窄束衰减情况
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）。
伽马射线衰减曲线
伽马射线衰减曲线
摘要：
1.伽马射线衰减曲线的定义
2.伽马射线衰减曲线的应用
3.伽马射线衰减曲线的测量方法
4.伽马射线衰减曲线的衰减规律
5.伽马射线衰减曲线的研究意义
正文：
伽马射线衰减曲线是一种描述伽马射线在物质中衰减过程的曲线。
伽马射线是一种高能电磁波，它在穿过物质时会与物质中的原子核发生相互作用，从而使伽马射线的强度逐渐减弱。
这种强度减弱的过程可以用伽马射线衰减曲线来描述。
伽马射线衰减曲线在许多领域都有广泛的应用。
例如，在医学领域，伽马射线被用于治疗肿瘤。
通过测量伽马射线衰减曲线，医生可以准确地计算出伽马射线在患者体内的衰减情况，从而保证治疗的准确性和安全性。
此外，伽马射线衰减曲线还被用于核物理研究、地质勘探等领域。
测量伽马射线衰减曲线的方法主要有两种：一种是利用专门的测量仪器，如伽马射线计数器，来测量伽马射线在物质中的强度；另一种是通过模拟计算来预测伽马射线在物质中的衰减情况。
伽马射线衰减曲线的衰减规律是指伽马射线在物质中的强度随着深度的增加而减弱的规律。
一般来说，伽马射线在物质中的衰减程度随着深度的增加而
增加，但衰减的速度并不是线性的，而是呈现出一种非线性的关系。
研究伽马射线衰减曲线具有重要的科学意义。
首先，研究伽马射线衰减曲线可以增进我们对原子核结构的理解。
其次，研究伽马射线衰减曲线可以为医学、地质勘探等领域提供重要的理论依据。
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。
伽马射线在铅和钨-镍合金材料中吸收规律的研究
伽马射线在铅与钨-镍合金材料中吸收规律的研究作者姓名：专业班级：指导教师：摘要本文介绍了利用NaI(TI)闪烁谱仪研究137Cs和60Co等放射源辐射的伽马射线在钨镍合金与铅材料中吸收规律的变化情况。
通过对这二种材料测量结果的比对，得出钨镍合金对伽马射线的吸收远高于传统的屏蔽材料——铅，从而对辐射防护的材料选择上提出了新的见解。
关键词：钨镍合金铅吸收系数半吸收厚度The study on absorption law of γ-ray to tungsten-nickel and lead alloy materialsAbstract：This paper describes the use of NaI (Tl) scintillation spectrometer on 137Cs and 60Co, and other sources of γ-ray radiation on absorption law change in circumstances to the tungsten-nickel alloy materials and lead material. Through this two kinds material of comparison, tungsten-nickel alloy that theγ-ray absorption far higher than traditional shielding materials ---lead, So has put forward new ideason mterial selection to Radiation ProtectionKey words：tungsten-nickel alloy ;Lead material;absorption coefficient；half-absorption thickness目录摘要 (1)The study on absorption law of γ-ray to tungsten-nickel and lead alloy materials.. 1目录 (2)第1章前言 (3)1.1此文选题依据和研究意义 (3)1.2 全球研究发展现状 (3)1.3 研究任务和内容 (5)第2章伽马射线测量的理论知识 (6)2.1 伽马射线的基础知识与认识 (6)2.1.1 伽马射线的概念和性质 (6)2.1.2伽马射线与物质的相互作用 (7)2.2伽马射线的来源 (9)2.2.1 天然放射性 (9)2.2.2 人工放射性 (9)2.3 伽马射线的危害 (10)2.4 伽马射线的利用 (11)第3章仪器选择及测量原理 (13)3.1常用探测器介绍 (13)3.2阈压道宽的确定 (14)第4章实验设备 (18)4.1 实验装置原理图 (18)4.2 仪器原理介绍 (18)4.2.1HW-3204自动定标器 (18)4.2.2 NaI闪烁探测器探测原理 (19)4.3 实验材料介绍 (20)第5章实验及数据处理 (24)5.1实验相关内容 (24)5.2实验步骤 (24)5.3实验数据处理 (25)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录 (33)第1章前言1.1此文选题依据和研究意义核技术应用已成为现代生活整体的一部分。
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。
X(或γ)射线在物质中的衰减
概述
衰减：距离、物质
以点源为球心，半径不同的各球面上的 射线强度，与距离（即半径）的平方成反 比----射线强度衰减的平方反比法则。距 离增加一倍,射线强度将衰减为原来的1/4， 这一衰减称为距离所致的衰减
当射线通过物质时，由于射线光子与物 质原子发生光电效应、康普顿效应和电子 对效应等一系列作用，致使出射方向上的 射线强度衰减，这一衰减称为物质所致的 衰减。
放射物理与防护
第五章 X（或γ）射 线在物质中的衰减
重庆医科大学影像技术教研室 重庆医科大学附属第一医院放射科
陆云峰
学习目标
1、掌握连续X射线在物质中的衰减特点、影 响X射线衰减吸收的主要因素及X线的滤过。
2、熟悉窄束X线及宽束X线的概念及其在介 质中的衰变规律。
3、了解X线在人体中的衰减规律，知晓X线 在医疗领域的临床应用。
精选版课件ppt
37
连续能谱X线有精选更版大课件的pp衰t 减
12
第二节 连续X射线在物质中的衰减规律
一、连续X射线在物质中的衰减特点
• 厚度增加，X线束 强度不断减弱
• 能谱宽度（光子 能量范围）逐渐 变窄
• 调节X线质与量： X线管电压的峰值 决定线束光子最 大能量 滤过能使线束平均 能量接近最大能 量
X线管激发电压与精滤选版过课条件件pp是t 决定线束线质1的3 重要条件
❖ X射线透过，胶片呈黑色。 ❖ X射线被吸收，胶片呈白色。 ❖ X射线影像是人体的不同组织对射线不
同衰减的结果。
精选版课件ppt
28
一、人体的构成元素和组织密度
人体骨骼由胶体蛋白和钙质组成， 其中钙质占50～60％[钙质中Ca3(PO4)2 占85％；CaCO3占10％；Mg3(PO4)2占5 ％]；软组织内水占75％，蛋白质、脂 肪及碳水化合物占23％，其余2％是K、 Na、Cl、Fe等元素。
伽马射线衰减曲线
伽马射线衰减曲线是指伽马射线在传播过程中，随着时间的推移，其强度逐渐减弱的规律。
一般来说，伽马射线的衰减曲线可以用指数函数或者幂律函数来描述。
在医学影像中，通过测量伽马射线在人体组织中的衰减曲线，可以得到人体组织的密度信息，从而得到医学影像。
这是由于不同组织（如肌肉、脂肪、骨骼等）对伽马射线的吸收程度不同，导致伽马射线在人体内的传播路径和衰减程度也不同，因此可以通过测量衰减曲线来得到人体组织的密度信息。
此外，在核物理学中，伽马射线衰减曲线可以用来研究原子核的结构和性质。
这是因为原子核在不同能量级别的伽马射线发射过程中，其自旋和能级会发生改变，这些改变会导致伽马射线的衰减曲线也发生相应的变化，因此可以通过测量衰减曲线来研究原子核的结构和性质。
在放射性废料处理中，伽马射线衰减曲线可以用来确定放射性废料的储存和处理方式。
这是因为放射性废料会释放出高能量的伽马射线，这些伽马射线会对人体和环境造成危害，因此需要采取适当的储存和处理方式来降低其对环境和人类的影响。
通过测量伽马射线衰减曲线，可以确定放射性废料的半衰期等性质，从而选择合适的储存和处理方式。
总之，伽马射线衰减曲线在许多领域都有着广泛的应用，通过对衰减曲线的测量和研究，可以为科学研究、医学诊断、环保等领域提供重要的信息支持。
γ射线在空气中的衰减系数
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。
此外，γ射线的衰减系数还与γ射线的入射角度有关。
当γ射线以不同的角度入射时，与空气分子的相互作用也会发生变化，导致衰减系数的改变。
总体来说，空气中γ射线的衰减系数比较小，这也是γ射线在物质中穿透能力很强的原因之一。
但是，当γ射线穿过较厚的物质时，衰减效果会积累，导致射线强度急剧减小。
这是应用γ射线进行辐射治疗、无损检测等领域时需要注意的问题。
X(γ)射线射线在物质中的衰减规律分析
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数 质量衰减系数
总的质量衰减系数等于各相互作用过程 的质量衰减系数的和：
c coh k
至于每一项在总衰减系数中所占的比例， 随量衰减、质能转移及质能吸收系数 2．质能转移系数
g表示能量变为轫致辐射的份额，随吸收体原 子序数的增加而增大。当次级电子能量在MeV 以下时，g常忽略不计。 μ en为线性能量吸收系数，表示X线在物质中 穿行单位长度时，能量真正被物质吸收的份额。
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数 3．质能吸收系数
在X线与物质的三个主要作用过程中，X线光子 能量都有一部分转化为电子(光电子、反冲电 子及正负电子对)的动能，另一部分则被-些次 级光子(特征X线、康普顿散射及湮灭辐射)带 走，总的衰减系数可表示为两部分的和，即：
μ =μ
tr+μ s
μ
μ
trX线光子能量的电子转移部分；
s
X线光子能量的辐射转移部分。
μ
2· -1。 / ρ 的 SI 单位是 m kg tr
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数 3．质能吸收系数
光子与物质相互作用过程中转移给次级电子的 能量，有一部分是通过轫致辐射损失掉，真正 被物质吸收的能量等于光子转移给次级电子的 能量减去因轫致辐射损失的能量： μ en=μ tr(1－g)
ρ dx表示面积为1m2、厚度为dx的立方体所包含 物质层的质量，称为质量厚度，SI单位“kg· m2”。若为1称为单位质量厚度，表示在1m2面积 上均匀分布1kg质量吸收物质层的厚度值。
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数
21放射性衰变的基本规律
a. 衰变率：
J (t ) = − dN (t) = − d[N (0)e−λt ] = λN (t)
dt
dt
b. 当一个原子核有几种衰变方式时：
λ = ∑ λi
i
定义分支比：
(请课后自行证明)
Ri = λi / λ
(2) 半衰期 T1/2
半衰期：放射性核数衰变一半所需的时间，
记为T1/2 。
( ) ( ) 即：
• 原子核衰变的主要方式 α衰变 β衰变(包括β－衰变、β＋衰变和电子俘获EC) γ衰变(或γ跃迁)(包括内转换IC) 重核的自发裂变等
• 原子核衰变的表示 衰变纲图 同位素表
2. 放射性衰变的指数衰减规律
A、放射源中的原子核数目巨大。 B、放射性原子核是全同的。 C、放射性衰变是一个统计过程。
第二章 放射性和核的稳定性
1. 放射性的一般现象
1896年，Becquerel（获1903年诺贝尔物 理奖）在铀矿物中发现射线。
在磁场中发现，射线有三种成份：
(1852～1908)
一种在磁场中偏转，与带正电荷离子流相同；
一种在磁场中偏转，与带负电荷离子流相同；
一种在磁场中不偏转。
分别叫做α、β、γ射线。 1、α射线是氦核，带正电荷，贯穿本领小； 2、β射线是高速电子流，带负电，贯穿本领较大； 3、γ射线是波长很短的电磁波，贯穿本领大。
N T1 2
=
N
0
e − λT1 2
=
1
N (0)
2
e − λT1 2
=
1
2
ln 2 0.693
T1 = 2
λ
≈
λ
量纲为：[t],如s，h，d，a
X(γ)射线射线在物质中的衰减规律-PPT
质能转移系数表示X线在物质中穿行质量 厚度为1kg·m-2时，因相互作用其能量转 移给电子的份额。
μtr/ρ的SI单位是m2·kg-1。
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数
3．质能吸收系数
光子与物质相互作用过程中转移给次级电子的 能量，有一部分是通过轫致辐射损失掉，真正 被物质吸收的能量等于光子转移给次级电子的 能量减去因轫致辐射损失的能量：
μ/ρ表示X线在穿过质量厚度为1kg.m-2的物质层 后X线强度减少的分数值。
质量衰减系数用μm表示，SI单位“m2.kg-1” 。
1m2 kg1 ??cm2 g 1
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数
μm优点：不受吸收物质的密度和物理状 态的影响。如水、冰和水蒸汽，虽然它们的
密度和物理状态不同，但它们的μm都一样，质 量厚度“lkg·m-2” 的水、冰和水汽对X线都有 同等量的衰减。
(一)线性衰减系数
K
(一)线性衰减系数
当吸收体不存在时，K点辐射强度为I0 在辐射源和探测器之间放置厚度为△X的很薄一
层物质，由于吸收和散射K点的辐射强度变为I。
强度改变 I－I0＝-△I，-表示强度的衰减。 用不同的吸收体、不同能量的射线进行测量时：
－ △ I＝μI0 △X 辐射在穿过薄吸收层时，辐射强度的衰减与物
一、单能窄束X线的衰减规律
X线通过一定厚度的物质层时，有些光子 与物质发生了相互作用，有些则没有。
光电效应和电子对效应，则光子被物质 吸收。
康普顿效应，则光子被散射，散射光子 也可能穿过物质层。
穿过物质层的X线光子:
a.原射线束中的光子，能量和方向均未 变化,即高能成分
b.散射光子，能量和方向都发生改变。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
γ射线的吸收衰减规律
一、实验目的
1．加深对γ射线在物质中的吸收规律的理解；
2．掌握测量γ射线在几种物质中的有效吸收系数的方法；
3．学会如何正确安置实验条件的方法。
二、实验内容
1．在好几何条件下，测量137Cs的γ射线在石板、瓷砖中的吸收曲线，并由曲线斜率、半吸收厚度确定上述物质的有效（线）吸收系数和有效质量吸收系数；
2．计算有效质量吸收系数，并与有效（线）吸收系数行比较；
3．使用最小二乘法拟合实测曲线，求出有效（线）吸收系数。
三、实验原理
四、设备与装置图
1．放射源137Cs 1 个；
2．ZDD3901石材放射性检测仪；
3．瓷砖若干；
4．石板若干。
五、步骤
1．检查设备装置。
检查仪器是否有松动、脱落和损坏，备件是否齐全，记录仪器型号和实验时温度、湿度；
2．ZDD3901石材放射性检测仪电源安装。
本仪器可用市电或电池供电，电池需4节1号电池；
3．仪器连接，用配带的电缆线将探头和主机连接好。
注意：连接电缆的过程中电源需关闭，分开电缆的时候必须先关闭电源；
4．按示意图放置实验装置；
5．调整装置，使放射源、探测器的中心位于同一轴线上；
6．开机预热10分钟以上，按“设置”键设置测量时间为2分钟，按“选择”键选择选择“Total count”测量项，分别测量并记录无源和有源时仪器计数。
测量次数5次；
7．调整吸收屏的合适位置，先逐步放入瓷砖，测量并记录每次放入瓷砖的厚度，同样选择测量时间为2分钟、“Total count”测量项，测量并记录放入吸收屏后有源时仪器计数，每次测量两次，如两次数据相对误差较大，重新进行测量；
8．取出瓷砖，逐步放入石板，测量并记录每次放入石板的厚度，同样选择测量时间为2分钟、“Total count”测量项，测量并记录放入吸收屏后有源时仪器计数，每次测量两次，如两次数据相对误差较大，重新进行测量；
9．关闭探测器电源，断开连接电缆，如果用电池，拆除电池；
10．归还放射性源。
11．对每种吸收屏测出γ吸收曲线后，并分别求出本底平均计数和有源无屏时的平均计数。
六、编写实验报告
1．绘制不同吸收物质的γ射线吸收曲线，并解释之；
2．比较两种几何条件下石材的吸收曲线，并解释之；
3．使用直线斜率法、半厚度法或最小二乘法拟合求解有效（线）吸收系数，并比较之。
4．叙述实验装置的安装及注意事项。