1 / 8 正比计数管测量X 射线的吸收和特征谱一、实验目的：（1）、学习使用正比计数器并熟悉其工作原理（2）、了解 X 射线与物质的相互作用，及其在物质中的吸收规律；（3）、测量 Cu 的源激发 X 射线在 Al 中的质量吸收系数；（4）、验证元素特征 X 射线能量与原子序数Z 的关系（莫塞莱关系） ；二、实验仪器：Be 窗正比计数器 1 个、FH423 电荷灵敏前置放大器1 个、FH426B 高压电源1 个、 FH1031A 型低压电源 1 个、 FH1002A 线形放大器 1 个、 UMS 微机多道采集系统、样品台和屏蔽体1 套238Pu X 射线源 1 个、55Fe X 射线源 1 个、金属膜样品Ge、Zn、Cu、Fe、Cr、Ti 各一个、 未知金属样品三个、不同厚度的Al 吸收片（ 0、2、4、6、8、10、12、14）三、实验原理：（1） X 射线的吸收一束单色 X 射线垂直入射到吸收体上时，通过吸收体后，其强度将减弱，即 X 射线被物质吸收。这一过程分为吸收和散射两部分。其中吸收主要是光电吸收效应，即X 射线激发原子内层电子逃逸后，高层电子跃迁发射本征X 射线（其中最主要的K 线系本征 X 射线）或放出俄歇电子（对轻元素发生机率较大） 。散射主要是 X 射线与核外电子相互作用发生不改变波长的汤姆孙散射和改变波长的康普顿散射两个过程。理论上 X 射线垂直通过厚度为t 的物质后，强度衰减为0( )tI tI e其中，μ 为该物质对某一能量X 射线的线性吸收系数， μ =Nσ，N 为原子的数密度， σ 为截面。吸收系数除以物质的质量密度就是物质的质量吸收系数为μm2 /AmNcmgA所以0( )mtI tI eAl 吸收体在 X 射线能量为 1.5596keV 到 6.20keV 之间时，质量吸收系数的经验公式为2.734516.16(12.3981/)mE（2）X 射线的特征谱根据玻尔理论，核外电子跃迁时放出的光子能量为242022212211()m eZhnn2 / 8 其中 n1,n2 位电子终态、始态所处壳层的主量子数，对K α 线系 n1=1,n2=2，根据特征 X 射线的能量，可以分辨吸收体的元素种类。莫塞莱在实验中发现，轻元素的原子序数与K α 及 Lα 系特征 X 射线的频率v1/2之间存在线性关系。 K α 系的关系为1/ 2(1)hk Z（3）源激发 X 射线源激发 X 射线是指由低能γ 源、 X 射线源或轫致辐射源照射样品，激发样品原子的核外电子产生相应元素的本征X 射线。激发源的活度一般在1mCi 至1Ci 之间，本实验中采用的是238Pu 源。同时，源激发的本征X 射线产额...
