用闪烁谱仪测γ射线能谱

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1、实验报告评分：11系09级学号PB09210340姓名张宇鹏日期2010-11-1实验题目:用闪烁谱仪测γ射线能谱实验原理:1.γ能谱的形状闪烁γ能谱仪可测得γ能谱的形状，下图所示是典型的γ射线能谱图。图的纵轴代表单位时间内的脉冲数目即射线强度，横轴代表脉冲幅度即反映粒子的能量值。从能谱图上看，有几个较为明显的峰，光电峰，又称全能峰，其能量就对应γ射线的能量。这是由于γ射线进入闪烁体后，由于光电效应产生光电子，能量关系见式（1），如果闪烁体大小合适，光电子停留在其中，可使光电子的全部能量被闪烁体吸收。光电子逸出原子会留下空位，必然有外壳层上的电子跃入填充，同时放出能量的X射线，一

2、般来说，闪烁体对低能Ｘ射线有很强的吸收作用，这样闪烁体就吸收了的全部能量，所以光电峰的能量就代表γ射线的能量，对，此能量为0.661ＭeＶ。即为康普顿边界，对应反冲电子的最大能量。背散射峰是由射线与闪烁体屏蔽层等物质发生反向散射后进入闪烁体内，形成的光电峰，一般峰很小。2．谱仪的能量刻度和分辨率实验报告评分：11系09级学号PB09210340姓名张宇鹏日期2010-11-1（1）谱仪的能量刻度闪烁谱仪测得的γ射线能谱的形状及其各峰对应的能量值由核素的蜕变纲图所决定，是各核素的特征反映。但测得的光电峰所对应的脉冲幅度（即峰值在横轴上所处的位置）是与工作条件有关系的。如光电倍增管高

3、压改变、线性放大器放大倍数不同等，都会改变各峰位在横轴上的位置，也即改变了能量轴的刻度。因此，应用γ谱仪测定未知射线能谱时，必须先用已知能量的核素能谱来标定谱仪的能量刻度，即给出每道所对应的能量增值Ｅ。例如选择的光电峰＝0.661ＭeＶ和的光电峰、等能量值，先分别测量两核素的γ能谱，得到光电峰所对应的多道分析器上的道址（若不用多道分析器，可给出各峰位所为应的单道分析器上的阈值）。可以认为能量与峰值脉冲的幅度是线性的，因此根据已知能量值，就可以计算出多道分析器的能量刻度值Ｅ。如果对应的光电峰位于Ａ道，对应的光电峰位于Ｂ道，则有能量刻度　　　　　　　　　　　　　（1）测得未知光电峰对

4、应的道址再乘以e值即为其能量值。（2）谱仪分辨率γ能谱仪的一个重要指标是能量分辨率。由于闪烁谱仪测量粒子能量过程中，伴随着一系列统计涨落因素，如γ光子进入闪烁体内损失能量、产生荧光光子、荧光光子进入光电倍增管后，在阴极上打出光电子、光电子在倍增极上逐级打出光电子而使数目倍增，最后在阳极上形成电流脉冲等，脉冲的高度是服从统计规律而有一定分布的。光电峰的宽窄反映着谱仪对能量分辨的能力。如图2.2.1-7中所示的光电峰的描绘，定义谱仪能量分辨率为　　　　　　　　　　　　　（2）表示闪烁谱仪在测量能量时能够分辨两条靠近的谱线的本领。目前一般的闪烁谱仪分辨率在10%左实验报告评分：11系0

5、9级学号PB09210340姓名张宇鹏日期2010-11-1右。对的影响因素很多，如闪烁体、光电倍增管等等。实验内容:1)熟悉各仪器的使用方法。用多道分析器观察的能γ谱的形状，识别其光电峰及康普顿边界等。改变线性放大器的放大倍数，观察光电峰位置变化的规律。2)调节线性放大器放大倍率，使20s内的γ能谱光电峰位置计数超过10000。3)测量和放射源的γ射线能谱，用已知的光电峰能量值来标定谱仪的能量刻度，然后计算未知光电峰的能量值。4)绘出和源的γ能谱图，给出谱仪的能量标定并计算源的γ射线能量。5)测量铜板的半衰减厚度。实验报告评分：11系09级学号PB09210340姓名张宇鹏日期

6、2010-11-1实验数据：x0123456789I101869850447159159738510184337435834299232452821026次数123456Averageh/mm2.882.862.882.882.862.862.87，能量分辨率的测量实验报告评分：11系09级学号PB09210340姓名张宇鹏日期2010-11-1观察的光电峰并测量对应道址观察的光电峰并测量其左峰能量实验报告评分：11系09级学号PB09210340姓名张宇鹏日期2010-11-1数据处理:1.测定Co的左峰能量由上面的图像，可得Cs的光电峰及Co的右光电峰的道址风别为398及84

7、0，它们对应的能量分别为0.661MeV及1.33MeV，故故2.测定谱仪对Cs的分辨率可直接读出3.测量铜的半衰减厚度利用实验数据在MicrosoftOfficeExcel中作出图像，并用指数曲线拟合（最小二乘法）：可见其却是服从指数规律衰减易得，实验报告评分：11系09级学号PB09210340姓名张宇鹏日期2010-11-1思考题用闪烁谱仪测量γ射线能谱时，要求在多道分析器的道址范围内能同时测量出和的光电峰，应如何选择合适的工作条件？在测量过程中该工作条件可否改变？答：应首