α射线能谱测量(有算能量刻度哦).doc

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1、****************************************************************************西南科技大学《α射线能谱测量》报告设计名称α射线能谱测量学院班级学生学号设计日期2014年12月2014年10月制目录1实验目的...........................................12实验容...........................................13实验原理............................

2、...............13.1α能谱.........................................13.2α放射源.......................................23.3α放谱仪........................................33.4探测器测量α射线能谱相关原理...................43.5α谱仪的能量刻度和能量分辨率....................44实验仪器、器材.......................

3、..............55实验步骤...........................................56实验数据记录、处理..................................67实验结论............................................81实验目的α衰变中发射的α粒子能量及辐射几率的测量，对于核结构研究具有重要意义。这些核数据的测量通常是用α磁谱仪或半导体α谱仪。而本实验主要从以下几个方面进行：1、了解α谱仪工作原理与特性2、掌握α能谱测量原理及

4、测量方法3、测量获取表中各种放射源在不同探源距下α能谱的数据与图像记录并进行刻度2实验容测定α谱仪在不同源距下α能谱的数据，并通过计算获得相关能量分辨率。同时，进行能量刻度。3实验原理3.1α能谱α粒子通过物质时，主要是与物质的原子的壳层电子相互作用发生电离损失，使物质产生正负离子对，对于一定物质，α在其部产生一对离子所需的平均能量是一定的（即平均电能w），所以在物质中产生的正负离子对数与α粒子损失的能量成正比，即：N=公式中N为α粒子在物质中产生的正负离子对数目，E是在物质中损失的α粒子能量。如果α粒子将其全部能量损失在物

5、质，E就是α粒子的能量。由于α粒子在空气中的射程很短（在T=15℃，P=1大气压时，天然放射性核素衰变产生的α粒子，射程最大为Thc’(212Po)为8.62cm，能量最小232Th为2.5cm），所以测量室应采用真空室，如上图1所示，采用真空泵将测量室抽成真空，这样与探测器接触的α粒子的能量才近似等于放射性核素经过α粒子放出的α粒子的初始能量（近似是因为不可能将测量室抽成绝对真空）。α粒子在探测器中因电离、激发（由于α粒子的质量很大，所以与物质的散射作用很不明显。α粒子在空气中的径迹是一条直线，这种直线很容易在威尔逊云室中

6、看到。）等效应而产生电流脉冲，其幅度与α粒子能量成正比。电流信号经前置放大器、主放大器放大，出来的电信号通过多道分析器进行数据采集，最后通过计算机采集并显示其仪器谱（实验用α谱仪硬件连接及部结构框图如图1所示）。仪器谱以α粒子的能量（即脉冲幅度）为横坐标，某个能量段α粒子数（或计数率）为纵坐标，即可计算样品中各单个核素发射的α粒子的能量与活度。理论上，单能α粒子谱是线状谱，应是位于相应能量点处垂直于横坐标轴的单一直线，但由于α粒子入射方向、空气吸收、样品源自吸收的差异和低能粒子的叠加等原因，实际测得的是具有一定宽度的单个峰，

7、其峰顶位置相应于α粒子的能量，谱线以下的面积为相应能量的α粒子的总计数率，峰的半高宽与峰顶能量比值的百分数则为α谱仪的能量分辨率。α谱仪硬件连接及部结构框图图一所示。图一α谱仪硬件连接及部结构框图3.2α放射源α放射源是以发射α粒子为基本特征的放射源。α粒子能量一般为4-8MeV，在空气中的射程为2.5-7.5cm，在固体中的射程为10-20um。由于α粒子穿透物质的能力弱，为此，设计制备α放射源时必须考虑源的自吸收。目前工业用的α放射源主要有241Am、238Pu、239Pu、244Cm(锔)和210Po(钋)等，用量最大

8、的是241Am源。因为241Am容易生产，价格便宜，而且半衰期长。常用α放射源核素数据如表一。本次实验，所用α源：Am241的5.486MeV和Pu239的5.155MeV。核素半衰期主要α粒子能量(MeV)及分支比(%)比活度(GBq/g)来源210Po138.4d5.305（100）1