nai(t1)单晶γ能谱仪实验报告

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1、NaI(T1)单晶γ能谱仪实验报告郭丽芳07300300096实验目的了解能谱仪的结构、原理分析γ射线的能谱测量能谱仪的性能和标定它的能量定标曲线学习用个人计算机处理能谱数据的方法实验原理γ射线与物质相互作用的一般特性光电效应康普顿效应电子对效应实验原理作用方式次级电子获得的能量Ee光电效应γ+原子→{Ee=Eγ-Ei~Eγ=hνEi为电子束缚能康普顿效应γ+电子→散射光子+反冲电子Ee=αEγ(1-cosθ)/[1+α(1-cosθ)]康普顿电子能量连续分布，从0到最大值2αEγ/(1+2α)电子对效应γ+原子→

2、原子+正电子+负电子Ee=m0c2电子对均分能量原子激发离子激发+电子表1γ射线在NaI(T1)闪烁体中相互作用的基本过程实验原理γ能谱仪由γ能谱探头（由闪烁体与光电倍增管组成）和电子仪器（包括射级跟随器、线性放大器、多道分析器）两部分组成，如图所示：实验原理能量分辨率能量分辨率定义为：η=ΔVP/VP=ΔE/E=ΔCH/CH(%)由于能量分辨率与γ粒子的能量大小有关，所以在γ能谱仪中，规定以137Cs的全能峰的能量分辨率作为能谱仪的能量分辨率。实验原理散射截面、吸收系数和质量吸收系数散射截面：σ=散射通量/单位面

3、积的入射通量吸收系数：κ=σn其中，n为散射中心密度，当以电子为中心时，n=ρN0Z/A（N0是阿伏伽德罗常数6.023*1023Z和A分别是原子序数和质量数）质量吸收系数：μ=κ/ρ由此，可得μ=σN0Z/A实验内容用137Cs源做随机脉冲电压信号的观察能谱仪能量定标和基本性能测量用卡全能峰的方法求Pb对射线的质量吸收系数μ以及散射截面σ实验结果与讨论对137Cs能谱图进行分析选定重点区域全能峰，利用软件对重点区域进行计算，得到全能峰道址：444.3峰半高宽：40.6峰能量分辨率：η=40.6/444.3=9.

4、1%利用积分功能，得到：光电峰净面积=1037175整个能谱净面积=2062107∴光电峰面积/总能谱面积=1037175/2062107=50.3%0.6616MeV

5、实验结果与讨论对60Co能谱图进行分析利用软件中寻峰的功能，记录两个光电峰的道址，分别为800.0和907.21.17MeV

6、1.33MeV

7、实验结果与讨论求定标曲线方程E=a+b×CH根据已记录的三组数据利用origin软件对这些数据进行直线拟合，得到如右图形E（MeV）0.66161.171.33CH444.3800.0907.2E=0.0

8、2096+0.00144×CH相关系数R=0.99997实验结果与讨论对22Na能谱图进行分析利用软件中寻峰的功能，分别记录正负电子对湮灭峰和光电峰的道址为334.7和866.3根据能量定标曲线，得湮灭峰的能量：E=0.02096+0.00144×334.7=0.503MeV光电峰的能量：E=0.02096+0.00144×866.3=1.268MeV相对误差η1=

9、0.511-0.503

10、/0.511=1.57%η2=

11、1.275-1.268

12、/1.275=0.55%0.511MeV

13、1.275MeV

14、实验结果

15、与讨论计算137Cs能谱图中反散射峰和康普顿边缘的能量反散射峰道址：125.7能量：E=0.02096+0.00144×125.7=0.202MeV相对误差：η=

16、0.184-0.202

17、/0.184=9.78%康普顿边缘道址：290.0能量：E=0.02096+0.00144×290.0=0.439MeV相对误差：η=

18、0.478-0.439

19、/0.478=8.16%实验结果与讨论计算质量吸收系数μ用Pb片挡住放射源137Cs的能谱图分别如下：01数据处理2345实验结果与讨论Pb数(N)012345

20、积分值（I）42562316392270416850128479378㏑I10.658710.362110.03039.73219.46099.1461利用卡全能峰的方法测得光电峰的积分值如下：附：Pb片面密度ξ=2.83g/cm2实验结果与讨论利用origin软件直线拟合得㏑I=10.653-0.30185×N相关系数R=-0.99969∵I/I0=e-μξ∴㏑I=㏑I0-μξ×N∴μξ=0.30185又∵ξ=2.83g/cm2∴μ=0.30185÷2.83=0.1067cm-1实验结果与讨论计算散射截

21、面σ根据公式σ=μA/N0Z，Pb的原子质量数A=207，原子序数Z=82，∴σ=0.1067×207÷（6.023×1023×82）=4.47×10-25cm2谢谢！