核辐射测量方法实验报告

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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:

d

e I I μ-=0,

m

m d e I I μ-=0

μ=(- 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 2

1=

d 或 2

12

ln 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。

吸收实验装置原理图:

六、数据分析与处理:

1.吸收实验:

表1 本底数据

表2 有放射源无吸收介质数据

γ射线吸收实验记录表

例图1 γ射线在不同介质中的吸收曲线

例图2 γ射线在不同介质中的拟合吸收曲线表

七、实验结果和心得体会:

参考文献:

[1] 贾文懿核地球物理仪器原子能出版社 1998;

[2] [美] 格伦F.诺尔辐射探测与测量原子能出版社 1988。

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