伽马射线的吸收
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xNxeI eI 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。
伽马射线的吸收实验分析报告
伽马射线的吸收实验分析报告伽马射线是一种高能电磁辐射，它具有较强的穿透能力和高能量。
为了研究伽马射线在物质中的吸收特性，我们进行了一系列的实验，并对实验结果进行了详细的分析。
实验目的：1.研究伽马射线在不同物质中的吸收情况；2.了解伽马射线的穿透能力和吸收特性；3.探究伽马射线吸收实验的应用价值。
实验装置：1. 伽马射线源：选用共振核素Cesium-137 (Cs-137)。
2.探测器：采用闪烁体探测器，记录伽马射线的强度变化。
3.不同材料：如铅、铝、聚乙烯等具有不同密度和原子序数的材料。
实验步骤：1.将伽马射线源定位在一定距离的位置上，探测器放置在伽马射线源的背面，预留一定的触发时间。
2.依次将铅、铝和聚乙烯等材料放置在伽马射线源和探测器之间，记录不同材料下的伽马射线强度。
3.根据伽马射线的强度变化情况，分析不同材料对伽马射线的吸收程度。
实验结果与分析：我们进行了三组实验，分别使用了铅、铝和聚乙烯作为吸收材料。
我们记录了不同材料下伽马射线的强度变化情况。
首先，当伽马射线通过铅材料时，我们观察到伽马射线的强度明显减弱。
这是因为铅具有较高的密度和原子序数，能够对伽马射线产生较强的吸收作用。
所以，铅是一种比较好的屏蔽伽马射线的材料。
其次，当伽马射线通过铝材料时，尽管铝的密度较低，但其原子序数较高，对伽马射线也有一定的吸收作用。
与铅相比，铝的吸收效果较弱。
这可能是因为伽马射线的穿透能力与其能量有关，而铝的原子序数相对较小，无法有效吸收高能伽马射线。
最后，当伽马射线通过聚乙烯材料时，我们观察到伽马射线的强度几乎没有明显的减弱。
这是因为聚乙烯的密度较低，原子序数也很小，无法有效吸收伽马射线。
因此，聚乙烯对伽马射线的屏蔽效果很差。
通过对实验结果的分析，我们可以得出以下结论：1.伽马射线的穿透能力与所穿过材料的密度和原子序数有关。
密度和原子序数较大的材料对伽马射线具有较强的吸收能力。
2.铅是一种较好的屏蔽伽马射线的材料，其吸收能力远远高于铝和聚乙烯。
伽马射线在铅与钨-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。
大学课件-伽马射线与物质的相互作用.ppt
2.光电效应(1/2)
定义
光子与靶核原子所束缚的电子作用时，把全部能量转移
给某个束缚电子，使之发射出去（光电子），而光子本身 消失掉，并伴随发出特征X射线或低能俄歇电子的现象。
发生条件
伽马光子的能量必须大于电子在原子中的结合能
示意图
2.光电效应(2/2)
结果
光电子能量
m m mp h , mc , mp , m
表示在单位路程上伽马射线与物质发生相互作用的总概率 与吸收物质的密度有关 与吸收物质的密度及物理状态无关，更方便使用
t m m 0
教学小结
基本概念
光电效应、康普顿效应、电子对效应 截面、 线性吸收系数、质量吸收系数
基础知识
三大效应发生的条件、特点、变化规律 伽马射线在物质中的吸收规律
伽马射线与物质的相互作用
---节选自《原子核物理实验方法》
本节课程提纲
教学内容
1.伽马射线与物质作用一般特性（了解）
2.光电效应（掌握）
3.康普顿效应（掌握） 4.电子对效应（掌握） 5.伽马射线的吸收（理解）
教学小结
1. 一般特性
伽马射线定义 处于激发态的原子核向稳定的低能激发状 态或基态跃迁时放出的伽马光子
重点难点
伽马射线与物质作用三大效应所涉及的物理过程 伽马射线在物质中吸收规律的定量分析
谢谢各位老师， 敬请批评指正！
射线强度衰减遵循指数规律
I I0 e
N t
基本概念
吸收截面
p h c p
线性吸收系数
N N , , I I e A
A p h c p
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。
物质对伽马射线的吸收实验报告
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。
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。
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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
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
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
实验原理
一.γ射线与物质的相互作用
图1 γ射线光子与物质原子相互作用
二、物质对γ 射线的吸收规律：
γ 射线与物质原子间只要发生一次碰撞就是一次大
的能量转移。它不同于带电粒子穿过物质时，经过许多
次小能量转移的碰撞来损失它的能量。带电粒子在物质
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，
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
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。