γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定毕业设计(论文).doc

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1、 毕业设计(论文)题 目 射线的吸收与物质吸收 系数的测定 学院名称 核科学技术学院 南 华 大 学毕业设计（论文）任务书学 院 ： 核科学技术学院 题 目 ：射线的吸收和物质吸收系数的测定 起 止 时 间： 2011.1.52011.5.20 学 生 姓 名： 专 业 班 级： 核工程与核技术071 指 导 教 师： 教研室主 任： 院 长： 2011年 3 月 6日毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究

2、成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下

3、独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签

4、名： 日期： 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不

5、及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际

6、问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规

7、范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日设计(论文)内容及要求:设计内容：1 射线穿过物质时吸收与吸收系数的测定研究现状。2 射线的吸收与物质吸收系

8、数的测定原理和方法。3 实验仪器简介。4 实验数据处理。5 结论及展望。设计要求：1、 设计任务书设计内容,作出设计进度安排，撰写开题报告；2、 撰写毕业设计（论文），篇幅不少于1.5万字，要求数据完整；3、 收集查找资料，参考资料不少于十本；4、 按毕业设计（论文）规范要求，打印装订成册两本；5、 完成英语译文一篇。主要参考资料：1 凌球等.核辐射探测.原子能出版社，20022 P.M armier and E.Sheldon,Physics of Nucei and particles.Vol.1,chapter 4. Academic Press Inc.,New York.(1969)

9、3 Kleinkecht,Konrad.Detectors for Particle Radiation ,p.19,Cambrdige University Press,(1986)指导教师：郑贤利 2011 年 3 月 6 日南华大学本科生毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目射线的吸收与物质吸收系数的测定设计（论文）题目来源其它设计（论文）题目类型实证研究类起止时间2011.1-2011.6一、 设计（论文）依据及研究意义：射线是由于原子核由激发态退激到较低的激发态或基态（而原子序数Z和质量数A均保持不变）的过程中产生的。射线与物质相互作用的方式主要有：光电效应、康普顿效应和电子对效应

10、。射线穿过物质时其强度的衰减服从指数规律，即： （其中即物质的吸收系数） 随着社会的发展，大型核设施的大力兴建，辐射安全愈来愈显得重要，而射线的防护就是辐射防护中十分重要的一个方面。对射线进行防护就需要屏蔽辐射源，而在选择屏蔽材料的时候就要选择吸收系数大的材料，所以研究射线的吸收与物质吸收系数的测定就有十分重要的意义和价值。二、 设计（论文）主要研究的内容、预期目标：（技术方案、路线）主要研究内容：1、 射线穿过物质时吸收与吸收系数的测定研究现状。2、 射线的吸收与物质吸收系数的测定原理和方法。3、 实验仪器简介。4、 实验数据处理。5、 结论及展望。预期目标： 得出正确的结论；通过做实验，掌

11、握仪器的使用方法以及数据处理的方法。三、设计（论文）的研究重点及难点：研究重点：物质吸收系数的测定研究难点： 吸收系数的测定及数据处理四、 设计（论文）研究方法及步骤（进度安排）：研究方法：调研、理论学习与实验三者相结合。研究步骤： 2011年1月2010年3月 在导师处获得毕业设计题目，收集资料完成开题报告。 2011年3月2010年5月初 学习实验的原理及数据的处理方法，做好前期的理论工作 2011年5月初5月中旬 完成实验，处理、分析测量数据，得出结论，完成论文初稿。 2011年5月下旬 做好修改和完善初稿工作，并做好论文答辩准备。 2011年5月下旬进行论文答辩。五、 进行设计（论文）

12、所需条件：Cs-137辐射源； 不同厚度铅板、铁板、有机玻璃板；核技术应用实验平台；康普顿散射谱仪;六、 指导教师意见：签名： 2011年 3月 6日射线的吸收与物质吸收系数的测定摘要：从伽马射线被发现开始，人们对它做了大量的研究，发现它具有很多的重要的特性，比如它比X射线的穿透力更强，因此把他应用在射线工业探伤上；同时也发现了它很多的应用上的弊端，比如伽马射线的波长很短，能量很大很容易对人体产生损伤，经常接触放射性射线的人会出现皮肤烧伤、毛发脱落、眼痛、白血球减少甚至骨髓瘤等症状。 随着研究的深入人们发现伽马射线与物质相互作用主要有三种作用方式：光电效应、康普顿散射和电子对效应，从而为伽马射

13、线的屏蔽提了理论的基础。实验研究过程中，分别使用康普顿散射谱仪和实验平台两套实验仪器对穿过屏蔽物质后的射线进行计数，再通过计算得到屏蔽物质的线性吸收系数。关键词：伽马射线、作用方式、吸收系数、能谱Absorption of gamma rays and the measurement of absorption coefficientAbstract:Since the discovery of gamma rays,people make a lot of study and find some important characteristics,for example, His air-p

14、enetration is stronger than X-ray,so that gamma rays is used in gamma rays industrial testing;At the same tine,some shortages is knowed, such as, the wavelength of gamma rays is very short,has very high energy and very easily produces damage on the human body . Frequent contact will appear burned sk

15、in、eye pain and even cancer. With the development of research, people found the gamma ray and material interaction effect mainly have three ways: photoelectric effect, Compton scattering and electronic to effect , thus carrying a theory foundation for the gamma ray shieldingDuring the experimental s

16、tudy, separately using Compton scattering mass spectrometer and experimental platform ,two sets of experimental apparatus , measure the count of gamma rays, which through shielding material.Then we can get the linear absorption coefficient of the shielding material through the calculation.Key words:

17、 gamma rays, mode of action, absorption coefficient, energy spectrum 目录1 概述11.1 射线的产生11.2 射线的屏蔽11.3 研究的目的和意义21.4 研究的内容32 伽马射线与物质作用机制及吸收规律42.1 射线与物质作用机制42.1.1 光电效应：42.1.2 康普顿效应：62.1.3 电子对效应：72.2 射线的吸收规律83 数据处理方法113.1 计数相加法113.1.1 全峰面积CTPA)法113.1.2 Covell法123.1.3 Wasson法133.2 函数拟合法144 实验仪器装置简介164.1 康普

18、顿散射谱仪164.1.1 康普顿散射实验台164.1.2 BH1324型一体化多道分析器184.1.3 Ums38仿真软件204.2 实验平台204.2.1 工作原理214.2.2 组成及结构214.2.3 闪烁探测器224.2.4定标器234.2.5 射极跟随器244.2.6 电离室245 实验265.1材料265.2 步骤265.2.1 使用康普顿散射谱仪测265.2.2 使用实验平台测265.3 结果275.3.1 康普顿散射谱仪的测量结果275.3.2使用实验平台的测量结果285.4处理295.4.1 使用康普顿散射谱仪的处理结果305.4.2 使用实验平台的处理结果335.5 误差分

19、析366 结论与展望386.1 结论386.2 展望38参考文献40致 谢41附录A 使用康普顿散射谱仪的实验原始数据42附录B 使用康普顿散射谱仪的到得能谱截图43附录C 使用实验平台的实验原始数据46英文原文49翻译601 概述 1.1 射线的产生射线是一种强电磁波，它的波长比X射线还要短，一般波长小于0.001纳米。在原子核反应中，当原子核发生、衰变后，往往衰变到某个激发态，处于激发态的原子核仍是不稳定的，并且会通过释放一系列能量使其跃迁到稳定的状态，而这些能量的释放是通过辐射射线来实现的，这种射线就是射线1。射线的能量为跃迁前后始末激发态的能量差(即E=E初态-E末态)。原子核的不同激

20、发态所携带的能量是固定的，而且由于原子核进行跃迁服从选择定律2，所以当原子核进行跃迁时只能从较高的激发态跃迁到特定的激发态或基态，其所释放的射线的能量是固定值，比如137Cs释放的射线能量只有660KeV一种，60Co只有1173KeV和1332KeV两种。1.2 射线的屏蔽3,4 屏蔽射线的材料很多，如水、土壤、铁矿石、混凝土、铁、铅、铅玻璃、以及铅硼聚乙烯等。这些材料对射线的屏蔽效果各不相同，其中重金属最有效，体积小、总重量轻。目前人们通常采用铅做屏蔽材料，因为铅具有高的耐腐蚀性能抵抗空气的氧化和酸的腐蚀，熔点较低(347.4 )，在高温(260 以上)下就会发生变化，熔化浇注容易。目前我

21、国大部分厂家采用两块外围用钢包的铅块拼成狭缝作为准直板，用铅屏蔽x射线，已远远落后于国外相同行业。自然界中，铅的三个同位素 、分别是三个天然放射性系列铀系、钍系、錒系的最终衰变产物，因此大家认为铅是有毒的。近年来国际上为了防止公害、保护环境，提出了开发代替铅的辐射屏蔽材料的要求。天津纺织工学院发明了涉及一种中子和x射线屏蔽材料。其特征是该材料包括下述物质:耐高温聚合物占混合物重量(下同)的16%60%;屏蔽物质占30%80%，平均粒径为1m40m;硅烷类偶联剂占0.1%1.3%;抗氧剂占0.03%0.07%;交联剂占0.1%1% ;增强纤维占2%15%，该发明材料的成型体可在-2 5190 温

22、度内不变形，且耐冲击和振动，对热中子屏蔽率达8098% ,且无二次辐射，特别适于作测井仪上使用的屏蔽体。另外日本曾用甲基丙烯酸铅与乙烯基酯共聚的方法制取了防射线透明材料，防护效果较好，并申请了专利;国内蒋平平等通过溶剂法、重结晶法合成了纯度较高，适合本体聚合的有机铅化合物，制备了透光率大于80%，有一定力学性能的防辐射有机材料。 高比重合金(钨合金)材料是一类以钨为基体(W含量70%99%)，并添加有Ni, Cu, Co, Mo, Cr等兀素组成的合金。按合金组成特性及用途分为W-Ni , W-Ni-Cu, W-Co, W-Cu, W-Ag等主要系列，其密度高达16.5 g/ 19.Og/ ,

23、而被人们称为高比重合金，它还具有一系列优异的特性，比重大，强度高，吸收射线能力强，导热系数大，有良好的可导电性能;具有良好的可焊性和加工性。鉴于高比重合金有上述优异的功能，它被广泛地运用在航天、航空、军事、石油钻井、电器仪表、医学等领域。钨镍合金薄片，主要医疗器械上比如CE机器X光机，以及安全检测设备上，比如奥运会安全检测上以及航天航空上，比如导航系统，凡是接触到有信号，有辐射的地方都可以使用。1.3 研究的目的和意义射线虽然有广泛的用途，但人体受到放射线的照射，随着射线作用剂量的增大，有可能随机地出现某些有害效应。例如它可能诱发白血病、甲状腺癌、骨肿瘤等恶性肿瘤;也可能引起人体遗传物质发生基

24、因突变和染色体畸变，造成先天性畸形、流产、死胎、不育等病症。不过，这种情况发生的几率很低，其危险度一般没有超过目前人们可以接受的范围5。 射线的威力主要表现在以下两个方面:一是射线的能量大。由于射线的波长非常短，频率高，因此具有非常大的能量。高能量的射线对人体的破坏作用相当大，当人体受到射线的辐射剂量达到200雷姆-600雷姆时，人体造血器官如骨髓将遭到损坏，白血球严重地减少，内出血、头发脱落，在两个月内死亡的概率为0-80%;当辐射剂量为600-1000雷姆时，在两个月内死亡的概率为80-100%;当辐射剂量为1000-1500雷姆时，人体肠胃系统将遭破坏，发生腹泻、发烧、内分泌失调，在两周

25、内死亡概率几乎为100%;当辐射剂量为5000雷姆以上时，可导致中枢神经系统受到破坏，发生痉挛、震颤、失调、嗜眠，在两天内死亡的概率为100 %。二是射线的穿透本领极强。人体受到射线照射时，射线可以进入到人体的内部，并与体内细胞发生电离作用，电离产生的离子能侵蚀复杂的有机分子，如蛋白质、核酸和酶，它们都是构成活细胞组织的主要成份，一旦它们遭到破坏，就会导致人体内的正常化学过程受到干扰，严重的可以使细胞死亡。所以寻找一种安全可靠的防护材料对十从事放射性工作人员的安全至关重要防护，射线的屏蔽材料的研究便成为一项十分重要的课题3。随着社会的进步，能源问题日益突出，核能被越来越多的国家列为第一发展能源

26、。由于核工业的快速发展，辐射防护愈来愈显的重要。核辐射主要包括以下几种粒子：中子、质子、粒子、中微子、射线、X射线和重离子。其中射线是这几种粒子中最重要的危害粒子之一。为了减少工作人员承受的辐射剂量，除了减少与辐射源的接触时间和扩大与辐射源的距离外，还要对辐射源进行屏蔽。进行屏蔽就需要对屏蔽材料进行选择。传统的辐射防护材料是铅，然而随着核技术的广泛应用，在实践中人们发现：铅作为辐射防护材料有很多弊端，比如铅在屏蔽射线时，同时会产生二次轫致辐射，硬度也比较差的，同时铅本身是重金属污染源，很可能在使用过程中造成重金属中毒。因此，寻找安全可靠的屏蔽材料是至关重要的，做为评价防护材料好坏的重要标准吸收

27、系数，自然具有非常重要的研究价值。1.4 研究的内容 本课题主要进行以下几个内容：1）137Cs射线穿过不同物质的吸收情况；2）不同方法测定射线在不同物质中的吸收系数；3）射线穿过不同物质厚度的能谱变化关系。2 伽马射线与物质作用机制及吸收规律12.1 射线与物质作用机制射线是由于原子核由激发态退激到较低的激发态或基态（而原子序数Z和质量数A均保持不变）的过程中产生的，是处于激发态原子核损失能量的最显著方式。由于射线不带电、静止质量为0等特点决定了它同物质的作用方式与带电粒子不同，带电粒子(a或b粒子等)在一连串的多次电离和激发事件中不断地损失其能量，光子与物质原子相互作用时，发生一次相互作用

28、就导致损失其大部或全部能量(大量能转移)，光子不是完全消失就是大角度散射。光子(射线)通过物体时会与其中的下述带电体发生相互作用：1） 被束缚在原子中的电子；2） 自由电子(单个电子)；3） 库仑场(核或电子的)；4） 核子(单个核子或整个核)。这些类型的相互作用可以导致：光子的完全吸收、弹性散射、非弹性散射三种效应中的一种（在从约10KeV到约10MeV范围内，大部分相互作用产生下列过程中的一种）主作用过程有三种：光电效应、康普顿效应、电子对效应。2.1.1 光电效应：图2.1光电效应 光子与靶物质原子的束缚电子相互作用时，光子把全部能量转移给某个束缚电子，使之发射出去，而光子本身消失掉，这

29、种过程称光电效应（见图2.1）。光电效应发射出来的电子叫做光电子。光电子可以从原子的K、L、M等各个壳层中发射出来。但是由于要满足能量守恒的同时还要满足动量守恒定律，这就必须要有第三者即原子核的参加。因此，自由电子不可能产生光电效应。原子中外层电子的结合能很小，原子核反冲动量也很小，动量守恒条件不容易得到满足；但随着电子束缚程度的增加，原子核得到的反冲动量很快增加，较易满足动量守恒，因此光电效应概率随着电子束缚程度的自己而很快增加。当入射光子能量大于K层电子的结合能时，从K壳层发射光电子的概率最大。1）光电子的能量入射光子的能量（=）一部分用来克服电子在原子中的结合能，另一部分转化为光电子的动

30、能，所以光电子的能量可有动量守恒定律得到 Ee= - （i=K，L，M，） 式中为第i壳层的结合能。2）光电截面射线与物质相互作用发生光电效应的概率就是光电吸收截面，或简称光电截面。当而 时，对于K层电子，每个原子的光电截面为6 当时 式中：=1/137是精细结构常数，是每个电子的汤姆逊散射截面，其值为 由上可见正比于Z5，所以重元素的光电效应截面比轻元素的截面大得多，许多探测器常用高Z材料，以获得较高的探测效率。另一方面，首先随而减小，而后随而减小。显然，即使是很重的元素，当1MeV时，光电效应已是次要的了，当h接近Bk时kth达到峰值，因此=成K吸收限。同样还有L吸收限和M吸收限等。2.1

31、.2 康普顿效应： 图2.2 康普顿散射 光子的能量较高时，除上述光电效应外，还可能与核外电子发生弹性碰撞， 光子的能量和运动方向均有改变，而产生的现象称为康普顿效应（见图2.2）。康普顿散射发生在入射光子与物质原子核外的轨道电子之间。入射光子偏离他原来的运动方向。散射情况因入射光子能量不同而不同。 1）散射光子和康普顿电子的能量入射光子的能量接近或超过时的散射成为康普顿散射。散射时入射光子和轨道电子相碰撞，入射光子被电子所散射不仅改变其运动方向，而且损失能量。电子获得能量从原子中飞出，这个反冲电子成为康普顿电子。康普顿散射发生在束缚得最松的外层电子上的概率大，外层的电子的结合能同入射光子的能

32、量h相比较，可以忽略。同时外层电子轨道运动的速度也远远小于光速，康普顿散射就认为是光子和静止状态的“自由电子”之间的弹性碰撞。利用相对论的能量和动量公式及康普顿散射中的能量和动量守恒，就可以推算出：散射光子能量表达式为 康普顿反冲电子能量表达式为 2）作用截面由理论可得到康普顿散射截面7：（式中） 当1时，上式近似可以写成 当1时，得到 显然这就是汤姆逊散射的情况。 2.1.3 电子对效应：当光子的能量大于1.02MeV时，光子经过与之相互作用物质的原子核附近时，与原子核发生电磁相互作用，光子消失而产生一个正电子和一个负电子（简称电子对），这就是电子对产生效应（见图2.3）。图2.3 电子对效

33、应 1） 能量电子对效应必须有第三者原子核参加，才能满足能量守恒和动量守恒定律。但是，因为原子核的质量相对地说很大，反冲能量很小，可以忽略不计。所以入射光子的能量除一部分转为正负电子的静止能量（1.02MeV）外，其余的就作为电子的动能，即 其中和分别是正负电子的动能。显然，对于一定能量的入射光子，电子对产生效应产生的正电子和负电子的动能之和为常数。但是电子和正电子之间的能量是随机任意分配的，他的动能从0到（）都是有可能的。由于动量守恒关系，电子和正电子的发射几乎都是沿着光子的入射方向前倾的。入射光子能量越大，正负电子的发射方向就越前倾。电子对效应中产生的正电子和电子与物质相互作用，负电子最终

34、被吸收，但正电子在其绝大部分动能损失而与周围物质达到热平衡时将与物质用的一个电子发生湮灭，放出两个能量均为0.51MeV的光子。2）作用截面光子在一个原子核上产生电子对的总截面p可以由理论计算得到7： 当时 当时 在不同情况下射线与物质相互作用的三种效应的主要表现不同，总的来说，光电效应在低能高Z区占优势，康普顿散射在中能低Z区占优势，电子对效应在高能高Z区占优势。除了上述三种主要相互作用方式外，其它一些相互作用方式有8:（1）相干散射。低能光子()与束缚电子之间的弹性碰撞，而靶原子保持它的初始状态。碰撞后的光子能量不变，即电磁波波长不变，称汤姆逊散射或相干散射。散射光子主要沿入射方向发射。在

35、光子能量低、靶物质原子序数大时，这种相干散射占优势。当光子能量较高()，靶物质原子序数小时，这种相干散射与康普顿散射相比，可以忽略。康普顿散射中，散射前后光子的能量要改变，即电磁波波长发生变化，所以康普顿散射是一种非相干散射过程。（2）光致核反应。大于一定能量的光子与物质原子的原子核作用，可以发射出粒子，例如,n反应。但这种相互作用的大小与其它效应相比是很小的，所以可以忽略不计。（3）核共振反应。入射光子把原子核激发到激发态，然后退激时再放出光子。2.2 射线的吸收规律对于一定能量的一束射线，通过某种物质时，其中有的与物质发生作用，有的没有发生作用。只要发生作用，原来的光子就消失；未发生作用的

36、光子，其能量就不变而穿过物质。因此，射线的强度随物质的厚度的增加而逐渐减弱，通常用吸收体的厚度来表示吸收体使射线衰减的程度。一束强度为Io的窄束射线穿过厚度为x的物体后强度为I，在穿过厚度为dx的物质，强度将衰减dI，则式中为射线三种效应的总截面 为物质中单位体积内的原子数，和A分别为物质密度和原子量，NA为阿伏加德罗常量。 利用初始条件X=0时I=，将上式积分得 可见，射线穿过物质时其强度随着穿过厚度的增加而按指数规律衰减。称为物质的衰减系数，也叫线性吸收系数。当衰减厚度单位为cm时，衰减系数但单位为cm-1，他表示射线穿过单位厚度时发生相互作用的概率，它包括了光电效应、康普顿效应和电子对效

37、应，因此可以表示为三部分之和 其中：、（Z为物质的原子序数） 。射线与物质相互作用的三种效应的截面都是随入射射线的能量Eg和吸收物质的原子序数Z而改变。射线的线性吸收系数是三种效应的线性吸收系数之和。图2.4 给出了铅对射线的线性吸收系数与射线能量的线性关系。图2.4 铅对射线的吸收吸收的能量的关系曲线 对于上边的公式： 两边取对数得： 变换可得： 容易得到,I、都可可通过实验测得，以屏蔽物质的厚度为横轴，以为纵轴，做出线性关系图，计算其斜率就可以得到屏蔽物质的线性吸收系数。3 数据处理方法8 在进行谱仪的效率刻度与能谱分析中，都要从实验测量中求出特征峰的面积，从而定出Y射线的强度。确定峰面积

38、的方法很多9，原则上可以分为两类:一类叫计数相加法，此法比较简单，将峰内测到的各道计数按一定的规律直接相加，但只适于确定单峰面积;另一类叫函数拟合法，将所测到的数据拟合某个函数，然后将这个函数积分得到峰面积，这种方法计算工作量大，需在计算机中完成，但求出的峰面积精确度较高，尤其适合于重峰的分解。下面简略地说明这两种方法。3.1 计数相加法计数相加法按照扣除本底和选取边界道方法的不同，可分为全峰面积CTPA)法，科沃尔（ Cavell ）峰面积法，瓦森 Wasson )峰面积法，斯托林斯基( Sterlinski)峰面积法，奎特纳(Quit-tner)峰面积法等.这里只介绍前三种方法 3.1.1

39、 全峰面积CTPA)法 全峰面积法要求把属于峰内的所有脉冲计数加起来，本底是按直线变化趋势加以扣除。首先确定峰的左右边界道，一般可选在峰两侧的峰谷位置，或者选在本底直线与峰相切的那两道上。设左边界道址为l，右边界道址为r，则峰所占道数为r-l+1 。然后，求出峰内各道计数的总和: 式中，为峰内第i道的计数。接着计算本底面积B，可按梯形面积计算，即然后求出峰内净计数面积即峰面积，以N表示 在峰面积的确定中，有种种原因会引起误差。全峰面积法中的误差主要来自两个方面：本底按直线变化趋势扣除是否正确，这要看峰区本底计数变化的实际情况。这个本底不限于谱仪本身的本底计数，还包括样品中其它高能射线康普顿坪的

40、千扰。在测量孤立峰或单一能量的射线时，峰受其它射线的干扰小，按直线本底考虑问题不大.在测量多种能量射线时，则峰可能落在其它谱线的康普顿边缘或落在其它的小峰上，按直线本底考虑就会造成很大涨落。在实际工作中，应对本底仔细分析，小心处理。在全能峰面积法中，由于对峰所采用的道数较多，本底按直线考虑容易偏离实际情况，因此，此方法容易受到本底扣除不准的影响。计数统计误差.将上式改写一下，按统计误差公式计算，可得如下结果: 可以看出，峰面积的方差与N、B这两块面积有关，但B的系数因子是，而N的系数因子是1，因此，本底面积的大小对峰面积的误差有较大贡献。为了减少统计误差，计算本底面积时，边界道计数可以取边界附近几道计数的平均值.以上两种误差都与计算峰面积时峰占的道数有关.为减少误差，峰的道数不宜取得太多，故又提出其它方法。与其它方法相比，全峰面积法是有不足之处，但它利用了峰内的全部脉冲数，受峰的漂移和分辨率变化的影响最小，同时也比较简单，因此仍是一种常用的方法。3.1.2 Covell法 该方法是在峰的前后沿上对称地选取边界道，并以直线连接峰曲线上相应于边界的两点，把此直线以下的面积作为本底扣除。此方法提高了峰面积与本底面积的比值，结果受本底不确定的影响较小。但n的选择对结果的精度有较大的影响，n选太大，失去采用道数较少的优