物质衰减系数测量实验报告

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1、物质衰减系数实验报告摘要：通过本实验验证Y射线通过物质时其强度减弱遵循指数规律，测量Y射线在不同物质中的吸收系数。其方法是通过最小二乘法拟合直线，其斜率就是衰减系数。本实验中将测出丫射线能量为0.662Mev时钢的衰减系数，关键字：妓减系数；/射线；CT;最小二乘法;引言物质的衰减系数测量在科研和生产过程屮有着重要的作用。人们通过衰减系数的测量判别待测物体内部的相关信息，如物质的密度，物质内部的疏密空间结构，由此也可判断物质的组成成分。此项技术应用非常重要，也非常广泛。实验方案：1实验原理：钢的/射线衰减系数测量根据y射线通过物质时的衰减规律(朗伯-比

2、尔定律)：1=I，(1)对上式取对数：aI如果通过实验测得丫射线穿过不同厚度的计数值，通过最小二乘法可以求得钢的衰减系数。Y射线与物质相互作用，可以有许多种方式。当Y射线的能量不太高时，在所有和互作用方式中，最主要的三种方式包括光电效应、康普顿效应和电子对效应。因此，在Y射线的能量不太高时，袞减截面是光电效应截面、康普顿效应截面和电子对效应截面之和。即：&=〜%。式中C7p,,、分别对应于以上三种效应截面。Y射线与物质相互作用的衰减系数为：jU=(77-N由于=式中A为原子质量数，为阿伏伽徳罗常数，即•••P(JA-N/z,n称为质量袞减系数，则Y射线

3、穿过物质的距离d时强度衷减力:（2）从（2）式可以看出，丫射线的衰减系数与物质的密度有关，物质的密度越大,射线衰减越快。1.1衰减系数光子7（%射线）通过物体时会与一些带电体发生相互作用，产生完全吸收、弹性散射、非弹性散射三种效应中的一种。分别表现为原子核正负电子对电子对效应其能产生不同的全能阁谱，宏观上表现为7射线的吸收。其吸收规律为=/oeW=Ioe，其中，/（）、f分别是穿过物质前、后的f射线强度，•"是7射线穿过的物质的厚度（单位cm）,%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的原子数，"是物质的线性吸收系数（"zR77

4、,单位为cm）。显然"的大小反映了物质吸收Z射线能力的大小，我们成为衰减系数。上个学期我们曾经运动这样一个式子_^=]nJV-lnjyLPR1~R初步研究过衰减系数。本次实验我们将运用式子5•P1=1,进一步研究衰减系数和物质密度的关系。1.2最小二乘法ln（—）=Lidln（—）由f可知衰减系数就是&和J的线性系数，测量得出数据后根据最小二乘法的原则选择最佳拟合直线，这条直线的斜率就是衰减系数。实际操作中，我们根据最小二乘法的原则，忽略测量距离带来的误差，假设测量k次，可以得到ia午A=—E<-2/=0实验步骤实验中所采用的实验仪器有CD-50BG

5、A+型CT教学实验仪、钢质台阶型测试试件、打印机等。放射源采用原子高科股份有限公司2007年2月出厂的铯-137.下而讲述具体实验步骤：1）打开CD-50BGA+型CT教学实验仪电源，使实验仪预热半小时，同时打幵计算机。2）预热完成后，将钢质台阶型测试试件侧方摆放在实验仪的平台上。打开软件，检验试验仪的机械运动性能。操作向右、向右运动以及旋转，确保实验仪平台处在正常平顺的工作状态。3）调整平台高度，使实验仪的激光束打在钢质台阶型测试试件屮间高度左右4）确保肢体部位没有对准放射源口，顺时针旋转钥匙，打开放射源。5）设置扫描参量，）3动扫描。6）重复扫描3

6、次，扫描完成后立即关闭放射源。7）现场处理数据8）打印实验报表9）关闭所有实验仪器，并做整理。10）离开实验室后必须洗手实验数据处理:根据上次扫描数据，取出平均值，根据最小二乘法，即公式E(•lni=0i=0卜表是为丫说明衰减系数和d的关系:D481216200I46153645.09090912940.636363623111858.4285728450035992897.52316.5179556684556363329332336.66666671894564544903685.252947.666666723541842.55584I平均值45

7、40.253640.58522732929.70075762329.54166671847.4825656.25InIo/I0.219779051850.440616683020.657860841170.887089589821.11893749760比值0.0549447629620.0550770853770.0548217367640.0554430993640.0559468748780由上表求得射线的衰减系数为:0.055246711869实验体会:分析实验数据和处理过的数据，可以得到衰减系数为0.055427。分析图像和原始数据，得到以下

8、结论。图像两端峰位最高，是因为射线经过空气，几乎不袞减，曲线整体走势巾最高到最低再一台阶一台阶