实验1γ射线能谱的测量实验报告

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1、近代物理实验报告Y射线能谱的测量学班姓学时院级名号间数理与信息工程学院光信081班陈亮086201142011年04月27日丫射线能谱的测量班级：光信081姓名：陈亮学号：08620114摘要：学会Nal（T1）单品T闪烁体整套装置的操作、调整和使用；在此基础上测量137Cs和60Co的T能谱，求出能量变化率、峰康比、线性等各项指标，并分析谱形；了解多道脉冲幅度分析器在Nal（T1）单品「谱测量中的数据采集及其基本功能，在数据处理中包括对■谱形进行光滑、寻峰，曲线拟合等。通过测M137Cs和60Co的T射线的吸收曲线，研究T射线与物质（被束缚在原子中

2、的电子、自有电子、库仑场、核子）相互作用的特性，了解窄束T射线在物质中的吸收规律及测量其在不同物质中的吸收系数。关键字：丫射线能谱物质吸收系数卩光电效应康普顿效应电子对效应引言：原子核山高能级向低能级跃迁吋会辐射射线，它是一种波长极短的电磁波，其能量山原子核跃迁询后的能级差來表示即：射线与物质发牛相互作用则产心次级电子或能量较低的射线，将射线的次级电子按不同能量分别进行强度测量，从而得到辐射强度按能量的分布,即为“能谱”。测量能谱的装置称为“能谱仪”。闪烁探测器是利用带电粒子或非带电粒子与某些物质的相互作用下转化成为带电粒子对物质原子的激发，从而会产

3、牛:发光效应的特性來测量射线的仪器。它的主要优点是即能测虽各种类型的带电粒了，乂能探测中性粒了；即能测屋粒了强度，乂能测虽粒子能虽；并R探测效率高。Y射线，又称Y粒了流，是原子核能级跃迁蜕变时释放出的射线，是波长短于0.2埃的电磁波。首先由法国科学家P.V.维拉德发现，是继a、P射线后发现的第三种原子核射线。原子核衰变和核反应均可产生Y射线。Y射线的波长比X射线要短，所以Y射线具有比X射线还要强的穿透能力。当Y射线通过物质并与原子相互作用时会产生光电效应、康普顿效应和正负电子对三种效应。原子核释放出的Y光子与核外电子相碰时，会把全部能量交给电子，使电

4、子电离成为光电子，此即光电效应。由于核外电子壳层出现空位，将产牛内层电子的跃迁并发射X射线标识谱。高能Y光子（＞2兆电子伏特）的光电效应较弱。Y光子的能量较高时，除上述光电效应外，还可能与核外电子发生弹性碰撞，Y光子的能量和运动方向均冇改变，从而产生康普顿效应。当Y光子的能虽大于电子静质量的两倍时，由于受原子核的作用而转变成正负电子对，此效应随Y光了能量的增高而增强。Y光子不带电，故不能用磁偏转法测出其能量，通常利用Y光了造成的上述次级效应间接求出，例如通过测量光电了或正负电了对的能虽推算出来。此外还可用Y谱仪（利用晶体对Y射线的衍射）直接测量Y光子

5、的能量。由荧光晶体、光电倍增管和电子仪器组成的闪烁计数器是探测Y射线强度的常用仪器。通过对Y射线谱的研究可了解核的能级结构。Y射线冇很强的穿透力，工业中可用来探伤或流水线的自动控制。Y射线对细胞冇杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤。Y射线是原子核从激发态跃迁到较低能态或棊态时所发出的一种辐射,其辐射的能量由原了核跃迁前后两能级的能虽Z差决定。由于Y射线的能量与原了核激发态的能级密切相关，因此，Y射线能虽的测虽对于了解原子核的结构、获得原子核内部的信息是一个十分重要的途径。正文实验目的1.了解闪烁探测器的结构、原理；2.掌握Nal（T1）单晶丫闪烁谱仪的几个性

6、能指标和测试方法；3.了解和电子学仪器的数据采集、记录方法和数据处理原理；实验内容1.学会Nal（Tl）单晶"闪烁谱仪整套装置的操作、调整和使用，调试一台谱仪至正常工作状态。2.测量137Cs的Y能谱,求出能量分辨率、峰康比、线性等各项指标,并分析谱形。3.了解多道脉冲幅度分析器在Nal（T1）单品Y谱测量中的数据釆集及其棊本功能4.数据处理（包括对谱形进行光滑、寻峰，曲线拟合等）。实验原理Y射线能谱的测量闪烁探测器的工作可分为五个相互联系的过程：（1）射线进入闪烁体，发生相互作用，闪烁体吸收带电粒子能量而使原子、分子电离和激发；（2）受激原子、分子

7、退激时发射荧光光子；（3）利用反射物和光导将闪烁光子尽可能多地收集到光电倍增管的光阴极上由于光电效应，光子在光阴极上击出光电了；（4）光电子在光电倍增管中倍增，数量由一个增加到104~109个，电子流在阳极负载上产生电信号；（5）此信号由电子仪器记录和分析。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a、B、丫三种射线。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。木实验使用的是丫闪烁谱仪。Y闪烁谱仪内部含有闪烁体，可以把射线的能最转变成光能。实验中采用含TT（铠）的NH品体作Y射线的探测器。由原子物理学中可

8、知Y射线与物质的相互作用主耍是光电效应、康普顿散射和止、负电了对产生这三种过程，最终实现了能谱图样的输岀如下