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《NaI(TI)闪烁谱仪系列实验》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、Nal(TI)闪烁谱仪实验引言闪烁探测器是利川某些物质在射线作川下受激发光的特性来探测射线的仪器。它们的主要优点是：既能探测各种带电粒子，乂能探测中性粒子；既能测量粒子强度，乂能测量粒子能量;且探测效率高，分辨时间短。它在核物理研究和放射性同位素测量中得到广泛的应用。木实验11的是了解Nal(TI)闪烁谱仪的原理、特性与结构，掌握Nal(TI)闪烁谱仪的使川方法和一射线能谱的刻度，学会Nal(TI)闪烁谱仪的应用。实验原理1＞厂射线与物质的相互作川了射线与物质的相互作川主要是光电效应、康普顿散射和正、负电
2、子对产生三种过程。(1)光电效应：入射丫粒子把能量全部转移给原子屮的束缚电子，而把束缚电子打出来形成光电子。由于束缚电子的电离能厶一•般远小于入射卩射线能量d，所以光电子的动能近似等于入射了射线的能最图1.2-1E光电=Ey—E严Ey康普顿散射示意图(2)康普顿散射：核外电子与入射了射线发生康普顿散射示意如图。设入射了光子能量为沁,散射光子能量为hu则反冲康普顿电子的动能件Er=hu-hu'康普顿散射后散射光了能暈Q散射角。的关系为hu1+&(1-COS&)cz=化为入射厂射线能量与电子静止质量之比。由
3、上式可得，当0=0时，hu‘=hu。血0这时康=0,即不发生散射；当&=180。时，散射光子能量最小，它等于丄二1+2q普顿电子的能量最大，为◎(max)2a1+2q2q所以丿隶普顿电子能量在0至•——之间变化ol+2a(1)正、负电子对产生：当了射线能量超过2woc2(i.o22Mwy)时，了光子受原子核或电子的库伦场的作用可能转化成正、负电子对。入射了射线的能量越大，产生正、负电子对的几率也越大。在物质中止电子的寿命是很短的，当它在物质小消耗尽自己的动能，便同物质原子中的轨道电子发牛湮没反应而变成一对
4、能量各位0.511MeV的了光子。2、核衰变的统计规律在重复的放射性测童中，即使保持完全相同的实验条件(例如放射源的半衰期足够长,在实验时间内可以认为H活度基本上没有变化；源与探测器的相对位置始终保持不变；每次测量时间不变；测量仪器足够精确，不会产牛其他的附加误差等)，每次的测量结果并不完全相同，而是围绕着其平均值上下涨落，有时其至有较大的差别。这种现象就叫做放射性计数的统计性。放射性计数的这种统计性反映了放射性原子核衰变本身固有的特性，为使用的测量仪器及技术无关。放射性原子核衰变的统计分布可以根据数理统
5、计分布的理论来推导。放射性原子核衰变的过程是一个相互独立彼此无关的过程，即每一个原子核的衰变是完全独立的，和别的原子核是否衰变没有关系，而且哪一个原子核先衰变，哪一个原子核后衰变也是纯属偶然的，并无一定的次序，因此放射性原子核的衰变可以看成是一种伯努里实验问题。设在t=0时，放射性原子核的总数是N。，在t时间内将有一部分核发牛了衰变。己知任何一个核在t时间内衰变的概率为p=(l-e~2,)f不衰变的概率为q=-p=e~Ato2是该放射性原子核的衰变常数。利川二项式分布可以得到在/时间内右r个核发生衰变的
6、概率〃(町为在f吋间内，衰变掉的粒子平均数为m=N.p=N()(-e-At)其相应的均方根差为Icr=(N°pq=JmQ-p)=(加幺"‘『假如加1,即时间f远比半衰期小，这时b可以简化为(T=N（）总是一个很人的数口，而H如果满足;If1,则二项式分布可以简化为泊松分布,因为在二项式分布中，N。不小于loo,而且p不大于0.01的情况下，泊松分布能很好的近似于二项式分布，此时mne-n在泊松分布中，n的取值范围为所有的止整数（0,1,2,3……）,并且在n=m附近时，p（n）有一极大值；当m较小时，
7、分布是不对称的；m较大吋，分布渐趋近于对称。当m>20吋，泊松分布一般就可用正态（高斯）分布来代替：e2cr22兀o式中CT2=TWo山上式可以看出,正态分布决定于平均值M及均方根差<7这两个参数，它对称于N二M,见图。对于M=0,<7=1,这种分布成为标准正态分布。一般的概率统计帖上给出的正态分布数值表都是对应于标准止态分布的。计数值处于N~N+dN内的概率为_（N_M）2p{N）dN=^=e2dN为了计算方便，需作如下的变量置换（称标准化），/N-MA令z二=—（7（T1■空1三则p（N）clN=]e
8、*让=——e2dz丁2加TJ27Tdz称为正态分布概率积分,此积分的数值表在参考资料⑴上可以查至U。如果我们对某一放射源进行多次重复测量，得到一组数据，其平均值为N,那么计数值落在万土cr（即N±^/n范围内的概率为N_N用变量~~来置换之，并查表，上式即为a.]
9、丄22、dz=0.6831j27T(J这就是说，在某实验条件下进行单次测量,如果计数值为来自一个正态分布总体）,那么我们可以说M落在应土屈,范围内的概率为68.
