第五章X射线的衰减规律

X射线在物质中的衰减

X线的衰减规律

?X线强度的衰减，包括距离与物质所致的衰减。

?*距离引起衰减：从X线管焦点发出的X线向空间各个方向辐射，在以焦点为中心而半径不同的球面上的X线强度与距离(即半径)的平方成反比，叫X线强度衰减的平方反比法则。

物质引起衰减：X线通过物质时，由于X

线光子与构成物质的原子发生相互作

用而产生光电效应、康普顿效应和电

子对效应等，在此过程中由于散射和

吸收使X线强度衰减。性质和厚度有关，而且还取决于辐射自身的性质。

The main contents ?

一、单能窄束X线的衰减规律

?(一)窄束X线及其指数衰减规律

?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。

(一)窄束X线及其指数衰减规律

?单能辐射：由相同能量的光子组成的辐

射。

?窄束X线：是指不包括散射成分的射线束，

通过物质层后的X线光子，仅由未经相互

作用或称为未经碰撞的原射线光子所组

成。

?“窄束”是指物理意义上的“窄束”。

即使射线束有一定宽度，只要其中没有

散射光子，就可称之为"窄束"。

(一)窄束X线及其指数衰减规律

当吸收体不存在时，K点辐射强度为I 0?

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－I 0＝－△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＝μI 0 △X (2-33)?辐射在穿过薄吸收层时，辐射强度的衰减与物质层的厚度及辐射的I 0成正比，同时与线性衰减系数μ的数值有关；μ随辐射束中光子能量的增加而减小。

(一)窄束X线及其指数衰减规律

?(2-33)?μ表示X线穿过单位厚度的物质层时强度减少的百分数值。其SI单位m-1。

?μ近似正比于吸收物质的密度，随材料的物理状态变化。

?为避开同吸收物质密度的相关性便于使用，通常采用质量衰减系数μ/ρ。

(一)窄束X线及其指数衰减规律?

(一)窄束X线及其指数衰减规律

?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。

?μm＝Kλ3Z4(2-37)

?λ愈短，X线衰减愈少，穿透本领愈强；Z愈高，X线衰减愈大。

(一)窄束X线及其指数衰减规律

?*单能窄束X线的指数衰减规律：

?I＝I0e-μx(2-38)?I0、I分别为X线入射到物体表面时的强

度和到达厚度为x处的强度；x为吸收物质厚度，单位为m 。

?还可表示成：

x m(2-39)?I＝I0e-μm

?x m＝△Xρ为质量厚度，单位为kg·m-2。

?上两式只适用于单能窄束辐射。

(一)窄束X线及其指数衰减规律

?(a)不论吸收体多厚辐射强度不能降低为0。

?(b) 直线的斜率就是线性衰减系数值。

(一)窄束X线及其指数衰减规律

?图2-31装置的线束中。设有1000个单能光子入射，通过第一个1cm厚的水层后，光子数减少20％，变为800个；再通过第二个1cm厚的水层，又衰减了剩余光子的20％，成为640个，依此类推。

?单能窄束X线在通过物质时只有光子个数的减少，无光子能量的变化。指数衰减规律就是射线强度在物质层中都以相同的比率衰减。

(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数

?▲1．质量衰减系数X线在物质中可发生各种

相互作用，相互作用的光子数可用发生相互作

用的几率来表示。

?线性衰减系数μ是入射光子在物质中穿行单位

距离时，平均发生总的相互作用的几率。

?μ=τ+σc+σcoh+k(2-40)

?τ为光电线性衰减系数；σc为康普顿线性衰

减系数；σcoh为相干散射线性衰减系数；k为

电子对效应线性衰减系数。

?相干散射：X线光子具有波粒二相性，既是粒子也是

．

数

(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数

2．质能转移系数

?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=μtr+μp(2-42)

?μtr X线光子能量的电子转移部分；

?μp X线光子能量的辐射转移部分。

(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数

2．质能转移系数

?物质中吸收的就是电子转移部分能量。

?X线能量的电子转移部分：

?μtr=τa+σa+k a(2-43)

?μtr为线性能量转移系数，表示X线光子在物

质中穿行单位长度距离时，由于各种相互作用，

能量转移给电子的份额。μtr的SI单位是m-1。

?τa、σa、k a分别为光电效应、康普顿效应

和电子对效应过程中光子能量转移为电子能量

的线能量转移系数。

X射线在物质中的衰减

第四节X射线在物质中的衰减

扩散衰减引起X 射线在物质内传播过程中的强度减弱，包括传播过程中扩散衰减和吸收衰减两方面对于均匀介质中的X 射线源在空间各个方向辐射时，若不考虑介质的吸收，与普通点光源一样，在半径不同的球面上，X 射线的减弱遵守反平方规律即： 212221r r I I 式中I 1，I 2分别为r 1和r 2的球面上X 射线的强度。吸收衰减X 射线通过物质时，与物质发生相互作用过程中由于吸收和散射导致入射方向X 射线强度减少。适用于真空

一、单能X 射线在物质中的衰减规律单能窄束X 射线在物质中的衰减规律可表示为 0x I I e μ-=X 射线强度衰减到其初始值一半时所需某种物质的衰减厚度定义为半价层（half-value layer, HVL). 1. 衰减规律 2. 半价层μ 693 .0=HVL 3. 宽束X 射线宽束X 射线就是指含有散射线成分的X 射线束。

线性衰减系数，不是一个常数，而是与吸收体的厚度，面积，形状，探测器和吸收体间的距离以及光子的能量有关。是积累因子，描述了散射光子对辐射衰减的影响 x e BI I μ-=01-34

n s s n n N N N N N N N B n +=+==1n N 为物质中所考虑那一点的未经相互作用原射线光子计数率；1-35 物理意义：其大小反映了在考虑那一点散射光子对光子数的贡献。对宽束而言B>1,理想窄束条件下B=1. B 近似计算： s N 为物质中所考虑那一点的散射线光子计数率； 1B x μ=+

二、连续X 射线在物质中的衰减规律一般情况下，X 射线束是由能量连续分布的光子组成。当穿过一定厚度的物质时，各能量成分衰减的情况并不一样，它不遵守单一的指数衰减规律，因此连续X 射线的衰减规律比单能X 射线复杂的多。理论上连续能谱窄束X 射线的衰减可由下式描述 12n I I I I =+++ 1201020n x x x n I e I e I e μμμ---=+++ 式中，I 1、I 2、……I n 表示各种能量X 射线束的透过强度；I 01、I 02、……I 0n 表示各种能量X 射线束的入射强度； x 为吸收物质层的厚度。 1μ2μn μ、、……表示各种能量X 射线1. 连续X 射线的衰减规律

噪声衰减公式(建议收藏)

点声源随传播距离增加引起的衰减在自由声场（自由空间）条件下，点声源的声波遵循着球面发散规律，按声功率级作为点声源评价量，其衰减量公式为:.。.。..文档交流（8—1) 式中： △L—-距离增加产生衰减值，dB; r——点声源至受声点的距离，m. 在距离点声源，r1处至r2处的衰减值： △L＝20 lg（r1/r2）(8-2）当r2＝2 r1时，△L＝—6dB，即点声源声传播距离增加1倍，衰减值是6 dB. 点声源的几何发散衰减实际应用有两类: a．无指向性点声源几何发散衰减的基本公式是： L（r)＝L(r0）-20 lg(r/r0）（8—3）式中：L（r),L（r0）—-分别是r，r0处的声级。如果已知r0处的A声级,则式（8-4）和式（8-3）等效： L A（r）＝L A（r0）-20 lg（r/r0) (8—4）式（8-3）和式(8-4）中第二项代表了点声源的几何发散衰减： A div＝20 lg（r/r0) （8-5）

如果已知点声源的A声功率级L WA,且声源处于自由空间，则式（8—4）等效为式（8—6）: L A（r）＝L WA-20 lgr—11 （8—6) 如果声源处于半自由空间,则式（8—4)等效为式（8—7）： L A(r）＝L WA-20 lgr-8 （8—7） b．具有指向性声源几何发散衰减的计算见式（8-8）或式（8-9）： L（r）＝L（r0)-20 lg（r/r0）(8-8） L A（r）＝L A（r0）—20 lg(r/r0）（8—9）式(8-8）、式(8-9）中，L(r)与L（r0），LA（r）与L A（r0）必须是在同一方向上的声级.。..。.。文档交流文档交流感谢聆听

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(2 02 02θθθγγ γγ-+ =-+-=E c m 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 20θ ?γ???? ??+=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： γ γE c m E E 212 0max += （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=。综上所述，γ光子与物质相遇时，通过与物质原子发生光电效应、康普顿效应或电子对效应而损失能量，其结果是产生次级带电粒子，如光电子、反冲电子或正负电子对。次级带电粒子的能量与入射γ光子的能量直接相关，因此，可通过测量次级带电粒子的能量求得γ光子的能量。闪烁γ能谱仪 2.1、闪烁谱仪的结构框图及各部分的功能闪烁谱仪的结构框图示于图2.2.1-3中，它可分为闪烁探头、供电与信号放

噪声衰减计算

噪声衰减计算 1.点声源衰减计算公式：△L=10log(1/4πr2) 距离点声源r1、r2，噪声衰减计算公式：△L=20log(r1/r2); 式中：△L——衰减量r——点声源至受声点的距离经验值：距离增加一倍，衰减6dB（A）。点声源距离衰减值表距离（米）△L dB（A）距离（米）△L dB（A）距离（米）△L dB（A）514403210040 1020503420046 1523.5603530049.5 2026703740052 2528803850054 3029.59039 2.线声源衰减计算公式：△L=10lg(1/2πrl)； r——线声源至受声点的距离，m；l——线声源的长度，m。 1）当r/l＜0.1时，例如，公路等，可视为无限长线声源，此时，在距离线声源r1～r2处的衰减值为：△L=10log(r1/r2) 2）当r2=2r1时，线声源传播距离增加一倍，衰减值3dB（A）。

3.面声源面声源随传播距离的增加引起的衰减值与面源形状有关。例如，一个许多建筑机械的施工场地：设面声源短边是a，长边是b，随着距离的增加，引起其衰减值与距离r的关系为： 1）当rr>a/π，在r处，距离r每增加一倍，A div＝－(0～3)dB； 3）当b>r>b/π，在r处，距离r每增加一倍，A div＝－(3～6)dB； 4）当r>b，在r处，距离r每增加一倍，A div＝－6dB。 4.噪声叠加噪声的叠加两个以上独立声源作用于某一点，产生噪声的叠加。声能量是可以代数相加的，设两个声源的声功率分别为W1和W2，那么总声功率W总=W1+ =I1+I2。 W2。而两个声源在某点的声强为I1和I2时，叠加后的总声强I 总但声压不能直接相加。由于I1=P12/ρc;I2=P22/ρc,故P总2=P12+P22，又（P1/P0）2=10(Lp1/10)，(P2/P0)2=10(Lp2/10)故总声压级： LP=10lg[（P12+P22）/P02] LP=10lg[10(Lp1/10)+10(Lp2/10)]

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

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

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。六、编写实验报告

空间传播衰耗公式及其他一些经验值

WLAN室内传播模型无线局域网室内覆盖的主要特点是：覆盖范围较小，环境变动较大。一般情况下我们选取以下两种适用于WLAN的模型进行分析。由于室内无线环境千差万别，在规划中需根据实际情况选择参考模型与模型系数。 (1) Devasirvatham模型 Devasirvatham模型又称线性路径衰减模型，公式如下： Pl(d,f)[dB]为室内路径损耗＝其中，为自由空间损耗＝ d：传播路径；f：电波频率；a：模型系数 (2) 衰减因子模型就电波空间传播损耗来说，2.4GHz频段的电磁波有近似的路径传播损耗。公式为： PathLoss(dB) = 46 +10* n*Log D（m）其中，D为传播路径，n为衰减因子。针对不同的无线环境，衰减因子n的取值有所不同。在自由空间中，路径衰减与距离的平方成正比，即衰减因子为2。在建筑物内，距离对路径损耗的影响将明显大于自由空间。一般来说，对于全开放环境下n的取值为2.0～2.5；对于半开放环境下n的取值为2.5～3.0；对于较封闭环境下n的取值为3.0～3.5。典型路径传播损耗理论计算值如表1。

现阶段可提供的2.4GHz电磁波对于各种建筑材质的穿透损耗的经验值如下： ●隔墙的阻挡（砖墙厚度100mm ~300mm）：20-40dB； ●楼层的阻挡：30dB以上； ●木制家具、门和其他木板隔墙阻挡2-15dB； ●厚玻璃（12mm）：10dB（2450MHz）开阔空间内，设计覆盖距离尽量不要超过30m。 ●如果天线目标区域之间有20mm左右薄墙阻隔时，设计覆盖距离尽量不要超过20m。 ●如果天线与目标区域之间有较多高于1.5m的家具等阻隔时，设计覆盖距离尽量不要超过20m。 ●如果天线安装在长走廊的一端，设计覆盖距离尽量不要超过20m。 ●如果天线与目标区域之间有一个拐角时，设计覆盖距离尽量不要超过15m。 ●如果天线与目标区域之间有多个拐角时，设计覆盖距离尽量不要超过10m。 ●不要进行隔楼层进行覆盖。