射線強度衰減規(guī)律

1、射線強度衰減規(guī)律一、射線強度衰減規(guī)律基本概念1.射線與物質的相互作用由以上討論可知，射線通過一定厚度物質時，有些光子與物質發(fā)生相互作用，有些則沒有。如果光子與物質發(fā)生的相互作用是光電效應和電子對效應，則光子被物質吸收；如果光子與物質發(fā)生康普頓效應，則光子被散射。散射光子也可能穿過物質層，這樣，穿過物質層的射線通常由兩部分組成：一部分是未與物質發(fā)生相互作用的光子，其能量和方向均未變化，稱為透射射線；另一部分是發(fā)生過一次或多次康普頓效應的光子，其能量和方向都發(fā)生了改變，稱為散射線。2窄束、單色射線所謂窄束射線是指不包括散射成分的射線束，通過物質后的射線束，僅由未與物質發(fā)生相互作用的光子組成?！罢?/p>

2、”一詞是從實驗時通過準直器得到細小的輻射束流而得名，作為專用術語的描述并不含有幾何學上“細小”的意義，即使射束有一定寬度，只要其中沒有散射成分，便可稱為“窄束”。所謂“單色”是指由單一波長電磁波組成的射線，或者說，由相同能量光子組成的輻射束流，又稱為單能輻射。采用如圖1所示的裝置，在單能輻射源與探測器之間放置兩個準直器，在兩個準直 器之間放置吸收物質，便可通過試驗測出窄束單色射線的強度衰減情況圖1獲得窄束輻射的裝置示意圖3、寬束、多色射線工業(yè)檢測中應用的射線，不可能是“窄束、單色”射線，到達探測器的束流中，總是包含有散射線的成分，這樣的射線稱為“寬束”射線。束流中的光子往往也不具有相同能量。例

3、如，常用的放射性同位素發(fā)出的射線是幾種乃至十幾種能量光子的組合，屬“多色”射線，而X射線的波長更是連續(xù)變化的，稱為“白色”射線。二、窄束、單色射線強度衰減規(guī)律1. 窄束、單色射線強度衰減規(guī)律 當吸收物質不存在時，探測器K記錄的輻射強度為I0，稱為輻射的原始強度或入射強度。放置厚度為T的薄層物質后，K點的輻射強度變?yōu)镮，稱為一次透射射線強度。以I表示強度的變化量，即I-I0=-I，負號表示強度在減弱。用不同種類和厚度的吸收物質和不同能量的射線實驗，可發(fā)現以下關系：-I=I0T即射線通過薄層物質時強度減弱與物質厚度及輻射初始強度成正比，同時與的數值有關，稱為線衰減系數 對上式積分，并設T=0時，I

4、=I0，即可得窄束單色射線強度衰減公式：I=I0e-T 式中的T為穿透物質的厚度。2線衰減系數 線衰減系數的意義是射線通過單位厚度物質時，與物質相互作用的概率。它與射線能量、物質的原子序數和密度有關。對于同一種物質，射線能量不同時衰減系數不同。對于同一能量的射線，通過不同物質時，其衰減系數也不同。 由于射線強度衰減是幾個效應共同作用的結果，所以，線衰減系數可寫為：=ph+c+p+R 式中 ph光電效應線衰減系數； c  康普頓效應線衰減系數； p 電子對效應線衰減系數； R 瑞利散射線衰減系數。大致與物質密度成正比；對于原子序數Z，存在以下關系：phZ5，cZ，pZ2；對于射線能量h

5、v ，存在以下關系式：ph (hv) -3.5 ， c (hv) -1，pln(hv)。3、質量衰減系數 令m=/，稱為質量衰減系數，質量衰減系數的優(yōu)點是m值不受物質密度和物理狀態(tài)的影響。例如水和水蒸氣的m值是一樣的。當吸收物質是混合物和化合物時，可按下式求的其質量衰減m：m=/=m1 1+m2 2+ 式中 m1、m2各組成元素的質量衰減系數；  1、 2 各組成元素的含量百分比； 為混合物的密度。在實際應用中，經常使用半價層來描述某種能量射線的穿透能力或某種射線的衰減作用程度。半價層是指使入射射線強度減少一半的吸收物質厚度

6、，用符號T1/2表示，由窄束單色射線強度衰減公式得，當：T=T1/2時，I/I0= 1/2，則有e-T1/2=1/2，兩邊取自然對數，有： T1/2=0.693/表1列出部分元素的線衰減系數。表1 幾種材料的線衰減系數三、 寬束、多色射線的強度衰減規(guī)律1、散射線和散射比射線在穿透物質過程中與物質相互作用，除了直線前進的透射射線外，還有散射線，以及熒光X射線、光電子、反沖電子、俄歇電子等，向各個方向射出，其中各種電子穿透物質能力很弱，很容易被物質本身或空氣吸收，而熒光X射線能量較低，例如，鐵的K1熒光X射線的能量約為7 keV，也很容易被吸收，一般不會造成影響。所以對射線照相產生影響的散射線主要

7、來自康普頓效應，在較低能量范圍，則是來自相干散射。應用寬束射線時，一次透射射線Ip和散射射線Is同時到達探測器，設到達探測器的射 線總強度為I，則有：I=Ip+Is=Ip(1+Is/Ip)=Ip（1+n） 這里n=Is/Ip，稱作散射比，散射比n的大小與射線能量、穿透物質種類、穿透厚度等諸多因素有關。2平均衰減系數 如果射線束不是由單一能量的光子組成，而是由幾種不同能量的光子組成，那么它通過物質時的強度衰減將變得更復雜，因為光子的能量不同，其衰減系數也不同，與物質相互作用強度減弱的程度也不同。 設一束多色射線的初始強度為I0，其中不同能量的光子束流強度分別為I01、I02，在物質中的衰減系數分別為（1）、（2），一次透過射線的總強度為I，不同能量射線