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1、近代物理 实验 报告物质衰减系数测量1956ormav学院_ 数理与信息工程学院班级姓名学号时间物质衰减系数测量摘要：本实验将通过应用CD-50BGA+型CT教学实验仪测量，运用最小二乘法计算出出射线的衰减系数。关键词：实验原理CD-50BGA+型CT教学实验仪实验步骤实验结论0 引言：上学期我们已经初步接触核物理的相关内容，通过 CT 教学仪和 RES-02 型相对论效 应谱仪做过初步的小型的核试验，对物质吸收系数也有过认识。这个实验将在上个学期 的基础上应用CD-50BGA+型CT教学实验仪，对7射线的衰减系数做着重的研究，并形成 实验结论，以加深对核物理基本概念的认识和理解，也进一步的熟
2、练实验操作。1 实验原理1.1衰减系数射、光电效应其能产生不同的全能图谱，宏观上表现为7 射线的吸收。其吸收规律为光子7 （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 非弹性散射三种效应中的一种。分别表现为康普顿效应I = I e q rNx = I e-px00其中，1 o、I分别是穿过物质前、后的7射线强度，x是7射线穿过的物质的厚度（单位 cm）, qr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, 卩是物质的线性吸收系数（卩二Q rN，单位为cm）。显然卩的大小反映了物质吸收7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
3、一个式子卩 In N - In Nm =21p R R21初步研究过衰减系数。本次实验我们将运用式子QIpA - NAI -lem?1 或0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( 0)-卩 dI 可知衰减系数就是 d和皿1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，可以得到乙 d - ln 4i I卩 i - 0另d 2ii-02 CD-50BGA+型CT教学实验仪实验中所采用的仪器为CD-50BGA+型CT教学实验仪，是简单化的工业CT。其硬件部分
4、主要由两部门组成。一是机械部分及放射源、探测器部分。这部分包括：放射源 室及其屏蔽准直部分，探测器及其屏蔽准直部分，样品盒，带动样品运动的三维运动机 构，步进电机及其驱动器等。二是电路部分。这部分主要包括五部分：电源、信号采集 信号转换、步进电机控制电路以及计算机接口卡。软件部分主要包括数据采集，步进电 机的运动控制，图像重建，图象的数字化处理。3 实验步骤实验中所采用的实验仪器有CD-50BGA+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.下面讲述具体实验步骤：1) 打开CD-50BGA+型CT教学实验仪电源，使实验仪
5、预热半小时，同时打开计算机。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中间高度左右处。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，启动扫描。6) 重复扫描 3 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4 实验数据在实验室中已经进行过数据处理，并形成实验报表(见附件)，将数据输入电子表格
6、 模拟后得出下面图像，与软件生成图相近。根据上次扫描数据，取出平均值，根据最小二乘法，即公式乙 d - In o i I卩 =-i0另d 2ii = 0求得得1射线的衰减系数为0.055427ln I0/I0.2046650.4335380.6613790.8935851.112743d48121620比值0.0511660.0541920.0551150.0558490.055637上表是为了说明衰减系数和 d 的关系5 实验结论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，得到以下结论。图像两端峰位最高，是因为射线经过空气，几乎不衰 减，曲线整体走势由最高到最低再一台阶一台阶的上升到最高，当然走势正好相 反也是可以的，这取决于台阶型试件的摆放。根据i = 10e沖md，两边取对数，可 以得到一条含d的衰减系数的表达式，实验数据处理中，列明ln I0/I和d的比 值，可发现，除厚度d较小时，衰减系数相差较大外，厚度较大时，衰减系数和 厚度的关系不明显。不过有一点可以很明确，厚度越大，射线衰减的也发厉害。 综合本次实验和以往的核物理实验，我认为r射线的衰减系数和物质、射线能量 有关。
