γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定07653

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1、Nal(TI)单晶丫闪烁谱仪与丫射线能谱的测量Y射线的吸收与物质吸收系数P的测定【摘要】我们知道原子核的能级跃迁可以产生伽马射线，而通过测量Y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，同位素应用及鉴定核素等都有重要意义。同时通过学习了解伽马射线与物质相互作用的特性，测定窄束Y射线在不同物质中的吸收系数“。因此本实验通过使用伽马闪烁谱仪测定不同的放射源的Y射线能谱；根据当Y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，光电效应产生光屯子

2、，电子会在阳极负载上建立起电信号等原理，对Y射线进行研究。【关键词】伽马射线吸收系数“叱0、⑷Cs放射源能谱丫闪烁谱仪【引言】提岀问题某些物质的原子核能发生衰变，会放岀射线，核辐射主要有a、B、丫三种射线。我们可以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。同时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。而这在防护核辐射、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B、丫三种射线，人工辐射源包描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

3、堆和加速器产生的照射等，辐射时处于激发态原子核损失能量的最显著方式。Y跃迁可定义为一个核由激发态到较低的激发态、而原子序数Z和质数A均保持不变的退激发过程。我们使用何种仪器来探测伽马射线，又如何测量物质对射线的吸收规律，不同物质的吸收性能等。这是都是本次实验需要去解决的问题。解决问题本实验使用的是Y闪烁谱仪。Y闪烁谱仪内部含有闪烁体，可以把射线的能量转变成光能。实验中采用含T1(铠)的Nal晶体作Y射线的探测器。利用此来研究窄束Y射线在物质中的吸收规律。【正文】通过查阅相关资料，我了解了伽马闪烁谱仪的基本工作原理以及整个的工作过程。Nal(TI)闪烁

4、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（1）闪烁体：闪烁体是用来把射线的能量转变成光能的。本实验中采用含TI（铠）的NaT晶体作$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（又称倍增极、打拿极或联极）构成。在每个电极上加上正电压，相邻的两个电极之间的电位差一般在100V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

5、电子在D1上打出3〜6个次电子，增值后的电子又为D1和D2之间的电场加速，打到第二倍增极D2上，平均每个电子又打出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子，在负载上形成一个电压脉冲。光电阴极tn.打宴极阳极图2百叶窗式光电倍增管示意图（3）射极跟随器：光屯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：由于入射粒子的能量变化范围很大，线性放大器的放大倍数能在10〜1000倍范围内变化，对它的要求是稳定性高、线性好和噪声小

6、。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，即入射线的能量越大，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，在某一地点产生次级电子，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，使光子集屮向光电倍增管方向射出去，当闪烁光子入射到光阴极上，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（一个光电子最终可产生104〜109个电子），最后被阳级收集。大量电子会在阳极负载上

7、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，由电缆将信号传输到电子学仪器中去。由原子物理学中可知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、负电子对产生这三种过程，如图3所示。图3Y射线与物质相互作川示意图最终实现了能谱图样的输出如下:图中的横坐标CH表示道数，与能量成正比，纵坐标表示强度，也就是射线的密集程度，与计数成正比。而丫跃迁可定义为一个核由激发态到较低的激发态、而原子序数Z和质数A均保持不变的退激发过程。所谓窄束Y射线是指不包括散射成份的射线束，通过吸收片后的丫光子，仅由未经相互作用或称为未经碰撞的

8、光子所组成。“窄束”-词是实验上通过准直器得到细小的束而取名。这里所说的“窄束”并不是指几何学上的细小，而是