X射线衰减 王鑫 13307130176

目录 X射线衰减 1 实验原理 2 实验内容及分析 3 总结 4 参考文献

1 实验原理

实验原理 X光产生 X光衰减 电子在高压作用下轰击钼原子而产生 Ｘ光，钼靶受电子轰击的面呈斜面，以利于 Ｘ光向水平方向射出． Ｘ 射线穿过样品后，同物质相互作用时经历各种复杂的物理、化学过程，从而会引起各种效应转化入射线的部分能量，导致 Ｘ射线的强度衰减． X光衰减

实验原理 如果入射线的强度为 Ｉo ，通过厚度ｄ ｘ 的吸收体后，由于在吸收体内受到“毁灭性”的相互作用， 强度必然会减少，减少量ｄ Ｉ 显然正比于吸收体的厚度ｄ ｘ ，也正比于束流的强度 Ｉ ，则有 －ｄ Ｉ ＝ μ Ｉ ｄ ｘ 积分得 Ｉ ＝ Ｉo ｅｘｐ （ － μ ｘ ） 从理论可以推得线吸收系数与波长 λ 及吸收物的原子序数 Ｚ 的关系为 μ＝ＣρＺ４λ３ＮA/Ａ≈Ｃ′ρＺ３λ３

2 实验内容及分析

实验内容及分析 一、系统调零 选用NaCl晶体，设置高压为35KV，管电流为1mA，打开高压，先用COUPLED模式， 将靶台转到7.2°附近，然后分别用SENSOR和TARGET模式寻找计数率最大位置，找 到后用COUPLED模式反向旋转7.2°，此时为真正零点。 图1.调零结果

实验内容及分析 二，衰减系数与原子序数 取出NaCl晶体，取下靶台，将由厚度为0.05cm的C、Al、Fe、Cu、Zr、Ag六种 材料组成的吸收板插入圆板，选择TARGET模式，调节下限角为0°，上限角为70° Δβ=0.1°，Δt=10s。 设置高压为20KV，管电流为0.6mA，以保证未被衰减的X射线计数率不超过1500 /sec。选择软件中Bragg窗口，按下SCAN键。 图2.X光衰减（六元素）（1）

实验内容及分析 由于Cu、Zr、Ag的数据过小（仅有个位数），误差过大，舍弃不用，整理数据得 表1.X射线衰减与原子序数（1） Io I C（6） Al（13） Fe（26） n 1397 1258 827 20 I/Io 1 0.900 0.592 0.014 μd 0.105 0.524 4.27 表1.X射线衰减与原子序数（1） 作图得X射线与原子序数的关系 图3.X射线衰减与原子序数折线图（1）

实验内容及分析 可以看出X光线的衰减系数随着原子序数的增大而增大，与理论相符合，想要观察到铜、锆、银 对X射线的衰减，则需要提高他们的计数率，即透过的X射线，所以需要提高高压，增强X射线的 穿透能力以及增强管电流，增加X光亮度。 然而，提高高压和增强管电流不可避免的会使未衰减计数率超过1500/sec，故利用厚度对衰减 的影响的实验来观察高计数率对衰减系列实验的影响。 三，衰减系数与厚度的影响 取下原本的吸收板，换上由厚度不同的铝板组成的吸收板，其余设置不变，得到扫描结果 图4.X射线衰减与厚度（1）

实验内容及分析 整理数据得 表2.X射线衰减与厚度（1） 图5.X射线衰减与厚度关系拟合（1） Io I 0.5mm 1.0mm 1.5mm n 1400 720 379 200 120 80 40 I/Io 1 0.514 0.271 0.143 0.086 0.057 0.029 μd 0.666 1.306 1.945 2.453 2.865 3.540 表2.X射线衰减与厚度（1） 图5.X射线衰减与厚度关系拟合（1）

实验内容及分析 由实验结果可以得知，X射线的衰减与材料的厚度线性相关 然后，将高压提高至35KV，管电流提高至1mA 再次重复试验，得到 能够看出，计数率得到了显著地提高 再对实验数据进行处理，得到

实验内容及分析 表3.X射线衰减与厚度（2） 图7.X射线衰减与厚度线性关系（2） Io I 0.5mm 1.0mm 1.5mm 2.0mm n 9100 7750 6150 4800 3900 3350 2780 I/Io 1 0.852 0.676 0.527 0.429 0.368 0.305 μd 0.160 0.391 0.640 0.846 0.999 1.187 表3.X射线衰减与厚度（2） 图7.X射线衰减与厚度线性关系（2）

实验内容及分析 图像依然表现出良好的线性，则GM计数管在高计数率时的非线性响应并未太 大程度影响X射线衰减系列实验。 重新将铝吸收板换成六种材料的吸收板，其余条件不改变，再次重复实验。 得到 图8.X光衰减（六元素）（2） 处理数据得

实验内容及分析 表4.X射线衰减与原子序数（2） 图9.X射线衰减与原子序数折线图（2） Io I C（6） Al（13） Fe（26） Cu（29） Zr（40） Ag（47） n 9150 8900 7750 410 70 47 I/Io 1 0.973 0.847 0.045 0.008 0.005 μd 0.027 0.166 3.101 4.828 5.298 表4.X射线衰减与原子序数（2） 图9.X射线衰减与原子序数折线图（2） 由图像可以得知，对于一定波长的X射线，材料对于X射线的衰减系数μ随着原子序数 Z的增大而增大，在Z=30~40附近发生突变，通过查阅资料，应为荧光散射造成的。

3 总结

总结 探究了吸收物质的厚度对于X射线的衰减的影响和原子序数与物质对X射线的衰减 系数的关系。 着原子序数的增大而增大，但并不是单一的函数关系，受其他情况的扰动。

4 参考文献 1.近代物理实验补充讲义 2.用X射线实验仪研究X射线的衰减规律 2011.9 范建中 杨金文

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