γ射线的能谱测量和吸收测定_预习报告

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1、实验2-1Nal（TI）单晶g闪烁谱仪与g射线能谱的测量【摘要】原子核的能级跃迁能产生g射线，测量g射线的能量分布，可确定原子核激发态的能级，这对于放射性分析，同位素应川及鉴定核素等都冇重要意义。因此木实验通过使用g闪烁谱仪测定不同的放射源的g射线能谱。【关键词】g射线/能谱/g闪烁谱仪【引言】某些物质的原子核能发生衰变，放出我们肉眼看不见也感觉不到的射线，核辐射主要有卩、Y三种射线。我们通过不同的实验仪器能够探测到这些肉眼无法看见的射线。本实验使用的是g闪烁谱仪。g闪烁谱仪内部含有闪烁体，可以把射线的能最转变成光能。实验屮采用含TI（铠）的Nal晶休作g射线的探测器。通过查阅相关资料，我

2、了解了&闪烁谱仪的基本工作原理以及整个的丄作过程。Nal（TI）闪烁探测器的结构如下图所示。整个谱仪由探头（包括闪烁体，光电倍增管，射极跟随器），高压电源，线性放大器，多道脉冲幅度分析器等组成。70-闪烁探测器由闪烁体、光电倍增管和相应的电子放大器件三个主耍部分组成。（1）闪烁体：闪烁体是用來把射线的能量转变成光能的。本实验中采用含TI（铠）的Nal晶体作卜射线的探测器。（2）光电倍增管：光电倍增管的结构如图2。它由光阴极K、收集电子的阳极A和在光阴极与阳极之间十个左右能发射二次电子的次阴极D（乂称倍增极、打拿极或联极）构成。在每个电极上加上正电压，相邻的两个电极Z间的电位差一般在100V

3、左右。当闪烁体放出的光子打到光阴极上时，发生光电效应，打出的光电子被加速聚集到第一倍增极D1上，平均每个光电了在D1上打出3〜6个次电了，增值后的电了又为D1和D2Z间的电场加速，打到第二倍增极D2上，平均每个电子乂打出3〜6个次级电子，……这样经过n级倍增以后,在阳极上就收集到大量的电了，在负载上形成一个电压脉冲。图2百叶窗式光电倍增管示意图（3）射极跟随器：光电倍增管输出负脉冲的幅度较小，内阻较高。一般在探头内部安置一级射极跟随器以减少外界干扰的影响，同时使Z与线性放大器输入端实现阻抗匹配。（4）线性放大器：由于入射粒了的能量变化范围很大，线性放大器的放大倍数能在10〜1000倍范围内

4、变化，对它的要求是稳定性高、线性好和噪声小。开启实验仪器工作时射线通过闪烁体，闪烁体的发光强度与射线在闪烁体内损失的能量成正比，即入射线的能量越人，在闪烁体内损失能量越多，闪烁体的发光强度也越大。当射线（如Y、B）进入闪烁体时，在某一地点产牛次级电子，它使闪烁体分子电离和激发，退激时发出大量光子（一般光谱范围从可见光到紫外光，并且光子向四面八方发射出去）。在闪烁体周围包以反射物质，使光了集中向光电倍增管方向射出去，当闪烁光了入射到光阴极上,就会产生光电子，这些光电子受极间电场加速和聚集，在各级打拿极上发生倍增（一个光电了最终可产生104〜109个电了），最后被阳级收集。大量电子会在阳极负载

5、上建立起电信号,通常为电流脉冲或电压脉冲，然后通过起阻抗匹配作用的射极跟随器，山电缆将信号传输到电了学仪器中去。山原子物理学中可知g射线与物质的相互作用主要是光电效应、康普顿散射和正、负电了对产生这三种过程，如图3所示。图3g射线与物质相互作用示意图最终实现了能谱图样的输出如下：图中的横坐标CII表示道数，与能量成止比，纵坐标表示强度，也就是射线的密集程度，与计数成正比。显然多于实验产生了多个峰值，但是B/C/D这三个峰值的能量比较低，不适合我们记录，为了能够同时获得高能量以及大密集度的峰值我们选取最右端的峰值,也就是A峰。这个峰我们乂把它称为全能峰。实验过程中要保证最终的峰值与图屮A峰的

6、CH（道数）尽量的接近，这样测得的结果才有实验价值。实验2-2y射线的吸收与物质吸收系数U的测定【摘要】本实验是要学习和拿握g射线与物质相互作用的特性，并且测定窄束g射线在不同物质中的吸收系数加。根据当丫光子穿过吸收物质时，通过与物质原子发生光电效应、康普顿效应和电子对效应损失能量。闪烁体分子电离和激发，退激时发出大量光子，闪烁光子入射到光阴极上，光电效应产生光电子，电子会在阳极负载上建立起电信号等原理，对g射线进行研究。【关键词】Y射线/吸收/物质吸收系数【引言】由于射线与物质相互作用，导致射线通过一定厚度物质后，能量或强度有一定的减弱，称为物质对射线的吸收。研究物质对射线的吸收规律，不

7、同物质的吸收性能等，在防护核辐射、核技术应用和材料科学等许多领域都有重要意义。核辐射主要是a、卩、Y三种射线，人工辐射源包括放射性诊断和放射性治疗辐射源、放射性药物、放射性废物、核武器爆炸的落下灰尘以及核反应堆和加速器产生的照射等，辐射时处于激发态原了核损失能最的最显著方式，Y跃迁町定义为一个核由激发态到较低的激发态、而原了序数Z和质数A均保持不变的退激发过程。本实验研究的主要是窄束Y射线在物质屮的吸收规律。所谓窄束Y射