【正文】 ..........................................................................26 材料 ................................................................................................................26 步驟 ...............................................................................................................26 使用康普頓散射譜儀測(cè) μ ..............................................................26 使用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)測(cè) μ ..........................................................................26 結(jié)果 ...............................................................................................................27 康普頓散射譜儀的測(cè)量結(jié)果 ...........................................................27 使用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的測(cè)量結(jié)果 ..................................................................28 處理 ................................................................................................................29 使用康普頓散射譜儀的處理結(jié)果 .....................................................30 使用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的處理結(jié)果 .................................................................33 誤差分析 .......................................................................................................366 結(jié)論與展望 .....................................................................................................................................38 結(jié)論 ...............................................................................................................38 展望 ...............................................................................................................38參考文獻(xiàn) ...............................................................................................................................................40致 謝 ...............................................................................................................................................41附錄 A 使用康普頓散射譜儀的實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù) ....................................................................42附錄 B 使用康普頓散射譜儀的到得能譜截圖 ....................................................................43附錄 C 使用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù) ...................................................................................46南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文v英文原文 ...............................................................................................................................................49翻譯 .........................................................................................................................................................60南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文第 1 頁(yè)，共 66 頁(yè)1 概述 γ 射線的產(chǎn)生γ 射線是一種強(qiáng)電磁波，它的波長(zhǎng)比 X 射線還要短，一般波長(zhǎng)小于 納米。 2022 年 3 月——2022 年 5 月初 學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)的原理及數(shù)據(jù)的處理方法，做好前期的理論工作 2022 年 5 月初——5 月中旬 完成實(shí)驗(yàn)， 處理、分析測(cè)量數(shù)據(jù)，得出結(jié)論，完成論文初稿。、 設(shè)計(jì)（論文）主要研究的內(nèi)容、預(yù)期目標(biāo)：（技術(shù)方案、路線）主要研究?jī)?nèi)容：1　γ 射線穿過(guò)物 質(zhì) 時(shí)吸收與 吸 收系數(shù) μ 的測(cè)定研究現(xiàn)狀。3 實(shí)驗(yàn)儀器簡(jiǎn)介。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。γ 射線與物 質(zhì)相互作用的方式主要有：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子 對(duì)效應(yīng)。預(yù)期目標(biāo)： 得出正確的結(jié)論；通過(guò)做實(shí)驗(yàn)，掌握儀器的使用方法以及數(shù)據(jù)處理的方法。 隨著研究的深入人們發(fā)現(xiàn)伽馬射線與物質(zhì)相互作用主要有三種作用方式：光電效應(yīng)、康普頓散射和電子對(duì)效應(yīng)，從而為伽馬射線的屏蔽提了理論的基礎(chǔ)。這些材料對(duì) γ 射線的屏蔽效果各不相同，其中重金屬最有效，體積小、總重量輕。硅烷類偶聯(lián)劑占 %～%。具有良好的可焊性和加工性。由于 γ 射線的波長(zhǎng)非常短，頻率高，因此具有非常大的能量。隨著社會(huì)的進(jìn)步，能源問(wèn)題日益突出，核能被越來(lái)越多的國(guó)家列為第一發(fā)展能源。 研究的內(nèi)容 本課題主要進(jìn)行以下幾個(gè)內(nèi)容：1） 137Csγ 射線穿過(guò)不同物質(zhì)的吸收情況；2）不同方法測(cè)定 γ 射線在不同物質(zhì)中的吸收系數(shù)；南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文第 4 頁(yè)，共 66 頁(yè)3）γ 射線穿過(guò)不同物質(zhì)厚度的能譜變化關(guān)系。但是由于要滿足能量守恒的同時(shí)還要滿足動(dòng)量守恒定律，這就必須 圖 光電效應(yīng) 南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文第 5 頁(yè)，共 66 頁(yè)要有第三者即原子核的參加。 ） 式中 為第 i 殼層的結(jié)合h?BiB能。入射γ 光子偏離他原來(lái)的運(yùn)動(dòng)方向。 201(cos)Em?? ????康普頓反沖電子能量表達(dá)式為 20(s)eE?2）作用截面由理論可得到康普頓散射截面 [7]：ce?2 21()1113{[ln(2)ln(2)]}()ceer?????? ?????（式中 ）/ehmc??圖 康普頓散射 南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文第 7 頁(yè)，共 66 頁(yè) 當(dāng) α》1 時(shí)，上式近似可以寫成 31(ln2)8ceth????? 當(dāng) α《1 時(shí)，得到 6(125ceth eth?????） =（ ）顯然這就是湯姆遜散射的情況。入射光子能量越大，正負(fù)電子的發(fā)射方向就越前傾。當(dāng) γ 光子能量較高( )，靶物質(zhì)原子序數(shù)小時(shí)，2ehc??這種相干散射與康普頓散射相比，可以忽略。只要發(fā)生作用，原來(lái)的光子就消失；未發(fā)生作用的光子，其能量就不變而穿過(guò)物質(zhì)。 圖 給 出 了 鉛 對(duì) 射 線 的 線 性 吸 收 系 數(shù) 與 射 線 能 量 的線 性 關(guān) 系 。設(shè)左邊界道址為 l，右邊界道址為 r，則峰所占道數(shù)為rl+1 。②計(jì)數(shù)統(tǒng)，按統(tǒng)計(jì)誤差公式計(jì)算，可得如下結(jié)果: 1()12rirllNTBy?????2 2()()/4rirlrll yl? 13TlB??? ()2Nrl可以看出，峰面積的方差 與 N、B 這兩塊面積有關(guān)，但 B 的系數(shù)因子是2?，而 N 的系數(shù)因子是 1，因此，本底面積的大小對(duì)峰面積的誤差有較大1()2rl??貢獻(xiàn)。圖 為三種方法具體示意圖：下面對(duì)三種方法進(jìn)行列表比較：圖 三種方法示意圖及比較 南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文第 14 頁(yè)，共 66 頁(yè)表 三種全峰面積法的比較邊界選法 扣除本底方法 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)全峰面積法可選在峰兩側(cè)的峰谷位置，或者選在本底直線與峰相切的那兩道上按直線變化趨勢(shì)加以扣除，即將選取的邊界兩點(diǎn)連接，與 X 軸組成梯形，梯形內(nèi)都是本底受峰的漂移和分辨率變化的影響最小，同時(shí)也比較簡(jiǎn)單本底面積的大小對(duì)峰面積的誤差有較大貢獻(xiàn)，另外峰的道數(shù)不宜取得太多Covell 法在峰的前后沿上對(duì)稱地選取邊界道以直線連接峰曲線上相應(yīng)于邊界的兩點(diǎn)，把此直線以下的面積作為本底扣除。 康普頓散射譜儀 [11] 康普頓散射實(shí)驗(yàn) 臺(tái)康普頓散射實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)包括 3 個(gè)方面：工作臺(tái)、鉛屏蔽室和探頭（見(jiàn)圖）：工作臺(tái)：工作臺(tái)承載并固定鉛屏蔽室、散射棒、探頭和使得探測(cè)器轉(zhuǎn)動(dòng)定位的平臺(tái)，所以它要求制造精細(xì)，定位精度高。鉛屏蔽室厚度足夠厚，內(nèi)部準(zhǔn)直孔分為兩部分，使準(zhǔn)直效果更為理想，測(cè)試結(jié)果完全符合衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)要求。5V、177。另外，根據(jù)我校核科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)中心對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的定位：培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、科研能力、?chuàng)新能力，以人為本，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。他們密封在一個(gè)不透光的外殼里，統(tǒng)稱為探頭，如圖 所示。利用它輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)的特點(diǎn)，又可將它作為多級(jí)放大電路的輸出級(jí)。在沒(méi)有復(fù)合和擴(kuò)散的情況下，保護(hù)環(huán)保證了靈敏體積內(nèi)形成的離子對(duì)全部被兩極收集。 3）測(cè)量鉛對(duì) γ 射線的吸收情況：分別將 1 到 7 塊鉛板放到源與探頭之間，然后重復(fù)“2） ”的步驟。實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)見(jiàn)表 —表 屏蔽材料為鉛板時(shí)的結(jié)果鉛板厚度（mm ） 0 全能峰的凈計(jì)數(shù) N 2468458 1652136 1031145 630437 378631 225003 133457 76422全能峰的凈計(jì)數(shù)率 表 屏蔽材料為鐵板時(shí)的結(jié)果鐵板厚度（mm ） 0 全能峰的凈計(jì)數(shù) N 2468458 2097452 1796651 1509034 1250014 969873 670470 553947全能峰的凈計(jì)數(shù)率 南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文第 29 頁(yè)，共 66 頁(yè)表 屏蔽材料為鋁板時(shí)的結(jié)果鋁板厚度（mm ） 0 全能峰的凈計(jì)數(shù) N 2468458 2318341 2173701 2038810 1882761 1830588 1692022 1474258全能峰的凈計(jì)數(shù)率 表 屏蔽材料為有機(jī)玻璃板時(shí)的結(jié)果BL 板厚度（mm） 0 31全能峰的凈計(jì)數(shù) N 2468458 2359698 2249078 2214312 2154003 2103414 2022521 1931500全能峰的凈計(jì)數(shù)率 表 各個(gè)屏蔽物質(zhì)厚度測(cè)量結(jié)果鐵板 鋁板 玻璃板材料類別鉛板 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4厚度 11 使用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的測(cè)量結(jié)果測(cè)量環(huán)境本底為計(jì)數(shù)為：，測(cè)量的時(shí)間為 10s（以下測(cè)量時(shí)間均為 10s），其他測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表 —表 屏蔽材料為鉛板時(shí)的結(jié)果鉛板厚度（mm） 0 計(jì)數(shù) N 2077 凈計(jì)數(shù) 浄計(jì)數(shù)率 南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)論文第 30 頁(yè)，共 66 頁(yè)表 屏蔽材料為鐵板時(shí)的結(jié)果鐵板厚度（mm） 0 10 25 計(jì)數(shù) 6106 5298 2641凈計(jì)數(shù) 浄計(jì)數(shù)率 表 屏蔽材料為鋁板時(shí)的結(jié)果鋁板厚度（mm） 0 16 計(jì)數(shù) 6355 凈計(jì)數(shù) 浄計(jì)數(shù)率 表 屏蔽材料為有機(jī)玻璃板時(shí)的結(jié)果BL 板厚度（mm ） 0 計(jì)數(shù) 6