实验３: : 伽马射线得吸收
实验目得
1． 了解射线在物质中得吸收规律。
2． 测量射线在不同物质中得吸收系数。
3． 学习正确安排实验条件得方法。
内容
1． 选择良好得实验条件,测量６0 Cｏ（或 137 Cｓ)得射线在一组吸收片(铅、铜、或铝)中得吸收曲线，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得方法求线性吸收系数。
原理
1． 窄束射线在物质中得衰减规律 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
与电子对效应(当射线能量大于 1、０2ＭeV 时,才有可能产生电子对效应)。
会就度强其,时质物过穿在线射束窄得能单。线射束窄为称常通,线射得束行平成直准减弱，这种现象称为射线得吸收。射线强度得衰减服从指数规律,即
（ １ ) 其中分别就是穿过物质前、后得射线强度,就是射线穿过得物质得厚度(单位为 cm),就是三种效应截面之与，N 就是吸收物质单位体积中得原子数，就是物质得线性吸收系数(，单位为）。显然得大小反映了物质吸收射线能力得大小。
,比正成I度强线射得刻时该与是就总n率数计得刻时一某,下件条验实得同相在于由因此 I 与得关系也可以用ｎ与得关系来代替。由式我们可以得到
) 2 （
ｎ㏑=ｎ㏑ 0 -
（ 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就是一条直线，该直线得斜率得绝对值就就是线性吸收系数。
得质物收吸与量能得线射射入随是就都面截得应效种三得用作互相质物与线射于由原子序数 Z 而变化,因此单能射线得线性吸收系数就是物质得原子序数 Z 与能量得函数。
( 4 ) 式中、、分别为光电、康普顿、电子对效应得线性吸收系数。其中
) 5 (
图 2 给出了铅、锡、铜、铝对射线得线性吸收系数与射线能量得关系曲线。
物质对射线得吸收系数也可以用质量吸收系数来表示。
此时指数衰减规律可表示为
) ６ (
其中表示物质得质量吸收系数单位就是 cm 2 /g,ρ就是物质得密度,它得单位就是g/cm)。表示物质得质量厚度。因为
) ７ (
式中就是阿佛加德罗常数,A 就是原子核质量数。所以质量吸收系数与物质与物理状态无关，因此使用质量吸收系数比线性吸收系数要更方便些。
物质对射线得吸收系数也常用“半吸收厚度”表示。所谓“半吸收厚度”就就是使入射得射线强度减弱到一半时得吸收物质得厚度,记作。从(1）式可以得出与得关系为
) 8 (
由此可见,也就是物质得原子序数 Z 与射线能量得函数。通常利用半吸收厚度可以粗略定出射线得能量。
由上可知，要求线性吸收系数时，可以由吸收计算斜率得方法得到，也可以由吸收曲线图解求出半吸收厚度从而推算得到。以上两种方法都就是用作图方法求得线性吸收系数得,
其特点就是直观、简单,但误差比较大。比较好得方法就是用最小二乘方法直线拟合来求得线性吸收系数。
对于一系列得吸收片厚度、…(假定没有误差),经计算得到一系列得计数率这里就是相应于得测量时间,利用(2)式
则
㏑ n=㏑ 令n ㏑＝ｙ则
其中斜率(即为）与截距 b 得计算中心公式为
式中(表示得权重),其它类似。
得计算如下(假定本底不大与本底误差可以忽略)
a 与 b 得标准误差为
式中,,其中 ２ 、 关于吸收实验条件得安排 上面得讨论都就是指得窄束射线得吸收过程。从实际得实验条件来瞧,探测器记录下来得脉冲数可能有五个来源(见图 4),图中
（1）
透过吸收物质得射线; （2）
由周围物质散射而进入得射线; （3）
与吸收物质发生小角散射而进入得次级射线; （4）
在探测器对源所张立体角以外得射线被吸收物质散射而进入; （5）
本底。
其中只有第一类射线就是我们要得透射强度,因此选择良好得实验条件以减少后四类射线得影响,就成为获得准确结果得主要因素。实验时要合理得选择吸收片与放射源,吸收片与探测器之间得相对位置以获得良好得实验结果。
装置
实验装置得示意图见图 5
探测器,(计数管探头,ＦJ－365,一台及计数管,FJ-１0４，一支或ＮaI(Tl)闪烁计数器,FＪ-367，一个）; 自动定标器,FＨ-40８,一台； 放射源，6０ Co(或 137 Cs)毫居级,1 个； 吸收片,铅、铜、铝,若干片。
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