物质对射线的吸收(本文内容节选自高等教育出版社《大学物理实验》)射线与物质的相互作用,使射线通过一定厚度的物质后,能量或强度有一定的减弱,称为物质对射线的吸收。研究物质对射线的吸收规律及不同物质的吸收性能等,在了解核性质和核参数、防护核辐射、核技术应用和材料科学等许多领域都有重要的意义。例如,为了有效地屏蔽核辐射,需根据物质对射线的吸收性能来选择合适的材料和必要的厚度。又如,根据物质对射线的吸收规律,在工业上有辐射探伤、射线测厚并控制生产流程、测量液面高度等应用。同时,由于物质对射线的吸收与射线的初始能量密切相关,因此可通过测量吸收曲线来确定射线的初始能量,从而提供鉴定同位素的重要依据。在本实验中测量核辐射的仪器为G-M计数管,它是盖革-米勒(Geiger-Muller)计数管的简称,属于气体计数器型的核辐射探测器,其工作物质是气体,其功能是记录射线粒子的数目但不能区别粒子能量。G-M计数管有易于加工,输出信号幅度大,配套仪器简单等优点,在放射性测量方面有广泛的应用,为近代物理的早期发展作出了重要的贡献。本实验的目的是了解G-M计数管的结构、工作原理,测出高压坪曲线,并用G-M计数管测出吸收片对β射线的吸收曲线,求出β射线的射程和最大能量,同时学习有关使用放射源的安全操作规则。实验原理1、G-M计数管1.1、G-M计数管的结构和工作原理G-M计数管的结构如图1所示,通常为一密封并抽真空的玻璃管,中央是一根细金属丝作为阳极,玻璃管内壁涂以导电材料薄膜或另装一金属圆筒作为阴极构成真空二极管。同时充有一定量的惰性气体和少量猝灭气体,一般二者充气分压比例是9:1。G-M计数管有很多类型,按结构形状区分有圆柱形和钟罩形等;按探测对象分类有β、γ或兼测βγ型计数管;按所充猝灭气体种类不同分,有卤素管,其猝灭气体为Br2、Cl2等,如果用乙醇或乙醚等碳氢化合物作为猝灭气体,称为有机计数管。当计数管的阳极和阴极之间加有适当的工作电压时,管内形成柱形对称电场如有带电粒子进入管内,由于粒子与管内惰性气体原子的电子之间的库仑作用,可使气体电离(或激发),形成正、负离子对(负离子即为电子),这种电离称为初级电离。在电场作用下,正、负离子分别向各自相反的电级运动,但正离子向阴极运动的速度比电子向阳极运动的速度慢得多。在电子向阳极运动过程中不断被电场加速,又会和原子碰撞而再次引起气体电离,称为次级电离。由于不断的电离过程使电子数目急剧增加...