物质对β射线的吸收11系骆涛PB06210288实验目的：学习和掌握与物质对射线吸收的有关知识和实验方法，测量吸收曲线并求出β射线的射程和最大能量。同时进一步加深对计数管、定标器等仪器的了解。实验原理：当一定能量的β射线（即高速电子束）通过物质时，与该物质原子或原子核相互作用，由于能量损失，强度会逐渐减弱，即在物质中被吸收。电子与物质相互作用的机制主要有三种：第一，电子与物质原子的核外电子发生非弹性碰撞，使原子激发或电离，电子以此种方式损失能量称为电离损失。电离损失的能量损失可由下式给出：2329.12ln4224ImvNZmvedxdEion（1）此式适用于非相对论情况，式中v为电子速度，N、Z、I分别为靶物质单位体积内的原子数、原子序数、平均激发能。由此看出，电离损失的能量与入射电子的速度、物质的原子序数、原子的平均激发能等因素有关。第二，电子受物质原子核库仑场的作用而被加速，根据电磁理论作加速运动的带电粒子会发射电磁辐射，称为轫致辐射，使电子的部分能量以X射线的形式放出，称为辐射损失。这主要在能量较高的电子与物质相互作用时发生。辐射损失NEmZdxdErad22（2）式中m、E分别为入射电子的质量、能量，Z、N分别为靶物质的原子序数和单位体积中的原子数。由式（2）可以看出，β射线在物质中的辐射损失与物质的Z2成正比，与入射电子的能量成正比。比较（1）、（2）两式，可粗略看出入射电子的能量较低时，电离损失占优势，当电子能量较高时辐射损失占优势。除以上两种能量损失外，β射线在物质中与原子核的库仑场发生弹性散射，使β粒子改变运动方向，因电子质量小，可能发生比较大角度的散射，还可能发生多次散射，因而偏离原射束方向，使入射方向上的射线强度减弱，这种机制成为多次散射。如果散射角超过90，这种散射称为反散射。β射线通过物质时主要以上述三种相互作用方式损失能量使强度减弱。发生三种相互作用的概率与β粒子的能量、吸收物质的原子序数等因素有关。考虑一束初始强度为I0的单能电子束，当穿过厚度为x的物质时，强度减弱为I，其示意图见图4.3.2-1。强度I随厚度x的增加而减小且服从指数规律，可表示为xeII0（3）式中μ是该物质的线性吸收系数。实验指出，不同物质的线性吸收系数有很大的差别，但随原子序数Z的增加，质量吸收系数/m（ρ是该物质的密度）却只是缓慢地变化，因而常用质量厚度xd来代替线性厚度x，于是式...
