研究物质对射线的吸收规律及不同物质的吸收性能，在了解核性质和核参数，核辐射防护方面都有重要意义。为了有效地屏蔽某种辐射，需根据物质对该射线的吸收性来选择合适的材料和必要的厚度，从而提供鉴定同位素的重要依据。

 

n        实验原理

当一定能量的β射线通过物质时与物质的原子或原子核相互作用，由于能量损失，强度会逐渐减弱，在物质中被吸收，电子与物质的相互作用机制有三种：1、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，电子损失能量，称电离损失。2、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，称为轫致辐射损失。3、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，偏离原来方向，也造成原方向的射线强度减弱。

一束初始强度为I0的单能电子束，当穿过厚度不x的物质时强度减弱为I，强度I随厚度x的增加而减小且服从指数规律可表示为：

I = I₀ e^-μx

式中μ为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差别，但是随原子序数Z的增加，质量吸收系数μ_m = μ/ρ（ρ是该物质的密度）却只是缓慢地变化，因而常用质量厚度d =ρx来代替x于是上式变为：

I = I₀ e^-μd

由于β射线不是单一能量见上右图，这会使吸收曲线偏离指数规律。

β射线的射程与β射线的最大能量之间，有经验公式相联系。如吸收物质是铝，则当射程R>0.3g/cm²时E=1.85R+0.245

式中E为β射线的最大能量，单位为Mev。

 

n        实验内容

测量铝对β射线的吸收曲线，找出射程R，并通过射程求出β射线的最大能量。

测量对应于不同厚度铝箔的β射线强度，要求铝箔厚度由零逐渐有规律的啬，直到I/I₀小于10^-3以下为止，再测量其它物质对β射线的吸收曲线并加以讨论比较。

 

n        思考题

l        在测量吸收曲线时，源、吸收物质、探测器等的相对位置和工作条件是否可以改变？为什么？

l        为了更好地反映出吸收曲线的拐点，实验测量点密度应如何分配？

 

n        设计实验课题

利用β射线吸收的原理测量未知薄膜的厚度。