当前课程知识点：核辐射物理及探测学 > 第六章射线与物质相互作用 > 6.4 γ射线与物质的相互作用 > 6.4.8 γ射线的衰减规律

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6.4.8 γ射线的衰减规律在线视频

6.4.8 γ射线的衰减规律

下一节:6.4.9 关于中子与物质相互作用的说明

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6.4.8 γ射线的衰减规律课程教案、知识点、字幕

γ射线通过一定厚度的物质时

由于相互作用

它的强度会衰减

这个衰减的规律是什么

这个规律应用又是什么呢

对于理想的平行窄束γ射线来说

在通过物质时

它的强度随物质厚度是指数衰减的

也就是强度的指数衰减规律

这个规律是γ射线探测物质属性

所依据的主要规律

例如医院用到的放射性检查

工业上用到的放射性探伤

安检中用到的成像设备等

主要依据的就是这一规律

下面我们来介绍γ射线的衰减规律

我们先来看一下

窄束γ射线强度的一个衰减规律

我们这里面定义

σγ为光子与吸收物质作用的截面

它是一个总截面

N是吸收物质单位体积的原子数

I0是γ射线的入射强度

D是吸收物质的厚度

我们给它画出一张图来

这张图描述的就是

我们从这个方向去入射γ射线

我们在另外一个方向去测量

γ射线

当然我们要做好前准值

做好后准值

保证它是一个窄束的这种条件

所谓的窄束条件描述的是

只要这个入射光子

与介质发生了作用

即使它发生的是一个散射的过程

散射光子也进入不到

我后面探测器了

所以这个我们叫窄束条件

这样的话我们说在x到x+dx

这个薄层里面

单位时间光子数的变化

应该是多少呢

它应该是在这个薄层里面

发生作用的那些量

我们用dI去表示它

它应该和总的作用截面成正比

和你受到这一薄层上的光子的

数目成正比

和这个单位面积的

原子的个数成正比

列出这样的一个式子之后

我们知道它是dI/dX

就是关于I的一个微分方程

很显然

我们把这个微分方程给它求解一下

就得出来一个

指数衰减的规律来

也就是说

γ射线受到作用介质之后

随着作用介质深度的

或者厚度的增加

γ射线的强度

是一个指数衰减的过程

但这个里面描述的是一个窄束条件

显然光子束通过物质时候

它的强度呢成了ID=I0e^(-σγND)

D就是作用介质的厚度

这个里面我们会看到

σγN

我们也可以用一个物理量去描述它

我们叫它叫衰减系数

σγN

用μ去表示它

μ叫线性衰减系数

我们也可以把它称为宏观截面

μ又可以把它写开来

其实我们用表示成光电效应的

这个线性衰减系数

康普顿效应的线性衰减系数

或者是电子对效应的衰减系数

它的单位是厘米分之一

这是它的常用单位

如果我们X是用厘米表示的话

我们知道这个指数

像这个指数的部分呢

它应该是没有量纲的

所以它是一个长度的倒数

这样的一个量纲

显然我们把它解开的话你会发现

μ的大小和什么有关系

和物质的密度是有关系的

对于同一种物质

比如水

它处于不同的状态的时候

它的密度并不一样

也就是说它处于冰的状态

处于这个水蒸气的状态

和处于水的状态的时候

虽然都是那种物质

但是它的密度不一样

密度不一样呢

对应到这个式子里面

我们会看到它的线性衰减系数

就不一样了

这个对于我们使用上来说

有的时候并不方便

所以通常情况下

我们要把这个ρ除过去

μ/ρ去表示它

是一个质量衰减系数

质量衰减系数和物质的状态

就没有关系了

所以我们是质量衰减系数是μ/ρ

它的单位通常是平方厘米每克

这样的一个单位

质量衰减系数

应用了质量衰减系数之后

我们当然还要对这个厚度

做一个处理

厚度这个时候

用长度单位表示的厚度

就不再方便了

所以我们用质量厚度去表示它

它应该是

长度单位的厚度乘上密度

去表示的一个量

所以用xm=x·ρ

去表示一个质量厚度

它的单位通常是克每平方厘米

改成用质量衰减系数

和质量厚度之后

伽玛射线的强度衰减规律

其实那个表达式并没有发生变化

只不过应该注意的

这个里面我们用到的μ和x

都是用质量衰减系数

和质量厚度去表示的

我们再看两个概念

一个叫半衰减厚度

一个叫平均自由程的概念

我们知道和带电粒子不一样

γ射线也没有射程的概念

没有射程的概念

你不能说γ射线的射程是多少

提到这个γ射线的射程

就是错误的

窄束γ射线的强度的衰减

是一个指数衰减规律

我们有衰减系数的概念

有衰减系数的概念呢

我们就可以引出

半衰减有厚度和平均自由程

这样的两个概念来

所谓的半衰减有厚度指的是

射线

当然是γ射线

在物质中强度衰减一半

所对应的厚度

显然我们可以写出

这样的一个表达式

强度衰减一半所对应的厚度

用D1/2去表示它

D1/2就应该等于ln2/μ

μ是线性衰减系数

所以我们会看出来半衰减厚度

和这个线性衰减系数之间

它有一个一一对应的关系

当然我们还可以给出

平均自由程的一个概念

平均自由程指的是

平均这个γ射线

在介质中不发生相互作用

所能行进的距离

我们用平均自由程去描述它

我们通过推导可以知道

平均自由程等于1/μ

前面描述的是一个窄束条件

或者叫平行窄束条件

指的是是一种准值后的平行射线束

探测器只记录直射的光子

直射的光子

散射的光子一个都记不住

是这样的一个情况

但实际的情况我们说

我们得不到这种平行窄束的条件

平行窄束是一个理想条件

我们往往得到的都是宽束的条件

所谓的宽束呢

就是你计测到了直接射过来的光子

也测到了散射过来的光子

这是实际的情况

显然这种实际的情况

我们就不能用前面的一个简单的

指数衰减规律去描述它了

这种条件下我们往往做一个修正

在前面那个公式前面

我们乘上一项

我们用B，积累因子去表示它

显然这个积累因子呢

和你这个介质的厚度

是有关系的

和你这个入射光子的能量

是有关系的

而且和你的几何条件

其实也是有关系的

具体到具体的实验

我们说往往是通过实验来

拟合积累因子的这个大小的

这个就是关于γ射线

与物质相互作用

它的强度衰减的一个规律

我们说γ射线衰竭的规律呢

是相当重要的一个内容

在γ射线的工业应用之中

例如探伤或者成像等等

其实往往应用的

就是它的强度衰减规律

例如大家在火车站

看到的那个安检仪

其实利用到的

还是这个强度衰减的一个规律

这一节的内容就到这里

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第一章原子核的基本性质

-1.1 基础知识、常量与单位

--1.1.1 基础知识、常量与单位

-1.2 原子核的构成、表示方法与相关术语

--1.2.1 原子核的构成

--1.2.2 原子核的表示方法

--1.2.3 一些原子核相关的术语

-1.3 原子核的大小与稳定性规律

--1.3.1 原子核的大小

--1.3.2 核力的基本特性

--1.3.3 β稳定曲线及原子核的稳定性规律

--1.3.4 核势垒

-1.4 原子核的结合能

--1.4.1 质量亏损与质量过剩

--1.4.2 原子核的结合能与比结合能

--1.4.3 液滴模型

-1.5 原子核的自旋

--1.5.1 原子核的自旋

-1.6 原子核的磁矩与电矩

--1.6.1 原子核的磁矩

--1.6.2 原子核的电矩

-1.7 原子核的统计性质、宇称与能态

--1.7.1 原子核的统计性质

--1.7.2 原子核的宇称

--1.7.3 原子核的能态

-课后作业--作业

第二章原子核的放射性

-2.1 放射性衰变的基本规律

--2.1.1放射性的发现

--2.1.2原子核的放射性

--2.1.3衰变纲图

--2.1.4放射性衰变的基本规律

--2.1.5描述放射性的特征量

--2.1.6 放射性活度、比活度、射线强度

-2.2 递次衰变规律

--2.2.1 递次衰变规律

--2.2.2 放射性平衡与逐代衰变

-2.3 放射系

--2.3.1 放射系

-2.4 放射规律的一些应用

--2.4.1 放射源活度修正和源性质分析

--2.4.2 放射源制备时间与放射源活度确定

--2.4.3 碳-14断代年代法

--2.4.4 地质放射性鉴年法

--2.4.5 短寿命核素发生器

-课后作业--作业

第三章原子核的衰变

-3.1 原子核的衰变方式

--3.1.1 原子核的衰变方式

-3.2 α衰变

--3.2.1 α衰变的形式

--3.2.2 α衰变的特点

--3.2.3 α衰变的衰变能

--3.2.4 α衰变与核能级图

--3.2.5 α衰变的衰变常数

-3.3 β衰变

--3.3.1 什么是β衰变？

--3.3.2 中微子假说

--3.3.3 中微子的性质

--3.3.4 β-衰变

--3.3.5 β+衰变

--3.3.6 轨道电子俘获

--3.3.7 β衰变三种类型小结

--3.3.8 β衰变的费米理论与选择定则

--3.3.9 β能谱形状与库里厄图

--3.3.10 衰变常数与比较半衰期

-3.4 γ跃迁

--3.4.1 什么是γ跃迁？

--3.4.2 γ跃迁的多极性与主要特点

--3.4.3 γ跃迁几率与选择定则

--3.4.4 同质异能跃迁

--3.4.5 内转换

-课后作业--作业

第四章原子核反应

-4.1 核反应的概况

--4.1.1 原子核反应相关概念

--4.1.2 核反应中的第一

--4.1.3 核反应的分类

--4.1.4 核反应中的守恒定律

-4.2 核反应能和Q方程

--4.2.1 核反应能

--4.2.2 Q方程

--4.2.3 Q方程的应用

--4.2.4 实验室坐标系和质心坐标系

--4.2.5 核反应阈能

--4.2.6 L系和C系中出射角的关系

-4.3 核反应截面和产额

--4.3.1 核反应截面

--4.3.2 微分截面和角分布

--4.3.3 L系和C系中反应截面的关系

--4.3.4 反应产额

-4.4 反应机制及核反应模型

--4.4.1 核反应的三阶段描述和各截面的关系

--4.4.2 核反应的光学模型

--4.4.3 复合核模型

--4.4.4 共振和共振公式

--4.4.5 (n,γ)反应的1/v规律

-课后作业--作业

第六章射线与物质相互作用

-6.1 辐射与物质相互作用概述

--6.1.1 射线(辐射)及射线的分类

--6.1.2 带电粒子与物质原子的碰撞过程

--6.1.3 能量损失率、比能损失或阻止本领

-6.2 重带电粒子与物质的相互作用

--6.2.1 重带电粒子与物质相互作用的特点

--6.2.2 电离能量损失规律：Bethe公式

--6.2.3 对Bethe公式的讨论

--6.2.4 Bragg曲线与能量歧离

--6.2.5 能量损失的Bragg加法法则

--6.2.6 重带电粒子的射程及射程歧离

--6.2.7 阻止时间

-6.3 快电子与物质的相互作用

--6.3.1 快电子与物质相互作用的特点

--6.3.2 辐射能量损失规律

--6.3.3 快电子的能量损失率

--6.3.4 快电子的吸收与射程

--6.3.5 快电子的散射与反散射

--6.3.6 正电子湮没

--6.3.7 带电粒子与物质相互作用小结

-6.4 γ射线与物质的相互作用

--6.4.1 能谱的概念

--6.4.2 γ射线与物质相互作用的特点

--6.4.3 光电效应(物理、能量、截面)

--6.4.4 康普顿效应

--6.4.5 电子对效应

--6.4.6 三种效应的比较

--6.4.7 其他作用过程

--6.4.8 γ射线的衰减规律

--6.4.9 关于中子与物质相互作用的说明

-课后作业--作业

第七章辐射测量的数理统计基础

-7.1 统计学的基础知识

--7.1.1 伯努利实验

--7.1.2 二项分布

--7.1.3 泊松分布

--7.1.4 高斯分布

--7.1.5 串级变量

-7.2 放射性测量的统计误差

--7.2.1 核衰变数的涨落

--7.2.2 放射性测量的统计误差

-7.3 电离过程的涨落与法诺分布

--7.3.1 电离过程的涨落与法诺分布

-7.4 粒子束脉冲的总电离电荷量的涨落

--7.4.1 粒子束脉冲的总电离电荷量的涨落

-7.5 时间间隔的统计分布

--7.5.1 相邻信号脉冲(或粒子)的时间间隔

--7.5.2 相邻“进位脉冲”的时间间隔

-课后作业--作业

第八章气体电离探测器

-8.1 气体中离子与电子的运动规律

--8.1.1 气体中离子与电子的运动规律

-8.2 电离室

--8.2.1 电离室的工作机制

--8.2.2 脉冲电离室及其输出信号

--8.2.3 脉冲电离室的主要性能指标第一部分：能量分辨率

--8.2.4 脉冲电离室的主要性能指标第二部分：饱和特性、坪特性等

--8.2.5 累计电离室

-8.3 正比计数器

--8.3.1 正比计数器的工作原理

--8.3.2 正比计数器的输出信号

--8.3.3 正比计数器的主要性能指标

-8.4 G-M计数管

--8.4.1 GM计数管的工作机制

--8.4.2 有机自熄GM计数管

--8.4.3 卤素自熄GM计数管

--8.4.4 自熄GM计数管的输出信号和主要性能指标

-8.5 气体探测器小结

--8.5.1 气体探测器小结

-课后作业--作业

第九章闪烁探测器

-9.1 闪烁体

--9.1.1 闪烁体及其分类

--9.1.2 闪烁体的主要物理特性

--9.1.3 闪烁光的收集

-9.2 光电倍增管

--9.2.1 光电倍增管及其主要性能

-9.3 闪烁探测器

--9.3.1 闪烁探测器输出信号的物理过程及输出回路

--9.3.2 闪烁探测器的输出信号

--9.3.3 闪烁探测器输出信号的涨落

-9.4 单晶闪烁谱仪

--9.4.1 单晶闪烁谱仪的构成和主要性能指标

-课后作业--作业

第十章半导体探测器

-10.1 半导体与半导体探测器

--10.1.1 半导体探测器及其基本特点

--10.1.2 半导体的基本性质

-10.2 PN结半导体探测器

--10.2.1 PN结半导体探测器的工作原理

--10.2.2 PN结半导体探测器的输出信号

--10.2.3 PN结半导体探测器的主要性能

-10.3 锂漂移和高纯锗半导体探测器

--10.3.1 锂漂移半导体探测器

--10.3.2 高纯锗半导体探测器

--10.3.3 锂漂移和高纯锗半导体探测器的性能与应用

-10.4 其他半导体探测器

--10.4.1 其他半导体探测器

-课后作业--作业

第十二章核辐射测量方法

-12.1 活度测量方法

--12.1.1 辐射测量关心的问题

--12.1.2 活度测量的相对法与绝对法

--12.1.3 影响活度测量的因素

--12.1.4 α放射性样品活度的测量

--12.1.5 β放射性样品活度的测量

-12.2 符合测量法

--12.2.1 什么是符合？

--12.2.2 真符合

--12.2.3 反符合

--12.2.4 延迟符合

--12.2.5 符合曲线

--12.2.6 偶然符合

--12.2.7 真偶符合比

-12.3 γ能谱解析

--12.3.1 γ能谱解析

-课后作业--作业

第十三章中子及中子探测

-13.1 中子的基本特性与分类

--13.1.1 中子的基本特性与分类

-13.2 中子源

--13.2.1 中子源

-13.3 中子与物质的相互作用

--13.3.1 中子与物质的相互作用

-13.4 中子探测的特点与探测方法分类

--13.4.1 中子探测的特点与探测方法分类

-13.5 常用的中子探测器

--13.5.1 常用的中子探测器

-课后作业--作业

6.4.8 γ射线的衰减规律笔记与讨论

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