实验二 野外γ能谱测量.doc

野外能谱测量一、实验目的1.掌握野外能谱测量方法2.掌握能谱仪的使用3.学会实验数据的处理二、实验内容1.掌握能谱仪的使用方法2.布点测量U、Th、K含量3.U、Th、K含量图和U/Th、U/K、Th/K比值图三、实验原理每个放射性核素的原子核衰变到各个特定能量的激发态，以及各个激发态跃迁产生具有特定能量的射线，都具有固定的几率，即每个放射性核素都有自己特有的衰变纲图。能谱分析就是通过测量样品中放射性核素特征射线的能量和强度，从而确定样品中含有什么放射性核素和该核素的含量。放射性核素衰变放出射线与物质相互作用主要有三种效应：光电效应，康普顿效应和电子对效应。光电效应：光子把它的全部能量交给核外束缚电子，使之脱离原子而成为光电子。在射线能量低（小于1Mev），以及吸收物质原子序数高的情况下，这种效应占主要地位。如果光电子被探测器吸收，因填充内电子壳层的空穴而产生的特征射线（或俄歇电子）的全部能量也交给探测器，则在探测器上沉积的能量就是入射光子的能量，在能谱上出现全能峰。康普顿效应：光子被原子中的束缚电子或自由电子散射，飞行方向发生偏转，同时电子受到反冲。入射光子把部分能量传给反冲电子，能量范围从0到极大值。反冲电子被探测器吸收，形成康普顿连续谱。散射光子保留部分能量，可能又发生新的散射过程，最后被光电吸收或逃逸。如果全部能量被吸收，也会产生全能峰计数。在中等射线能量（几个Mev）范围，康普顿效应占主要地位。电子对效应：能量大于1.02Mev的光子在原子核库仑场中产生正、负电子对。入射光子能量减去1.02Mev在电子对之间分配。正负电子的动能消耗在晶体中。当正电子动能耗尽时，它与物质中一个电子发生湮灭而放出二个能量为0.551 Mev的光子。这两个光子具有三种情况：（1）两个0.551 Mev的光子全被吸收，形成全能峰；（2）一个0.551 Mev的光子逃逸，产生比入射光子能量小0.551 Mev的逃逸峰；（3）二个0.551 Mev的光子都逃逸，产生比入射光子能量小1.02 Mev的双逃逸峰。射线与探测器相互作用损失能量，产生的正负粒子在外加电场的作用下移动和收集，从而得到一个幅度正比于射线能量的脉冲。电脉冲信号由电子学系统放大、分析和计数，得到一个能谱即射线对能量的分布。根据能谱中全能峰所对应的能量，可以定性地确定样品中含有的放射性核素。根据被测核素 某特征射线全能峰净面积计数率，可以定量地确定样品中该核素的含量。铀系(铀镭系)（4n+2）铀是自然界存在的主要放射性元素矿产，起始放射性核素为，经过14次衰变最后得到的是。衰变链如图：钍系（4n）钍系的起始放射性核素为，经过十次的连续衰变，最后得到的稳定核素是。衰变链如图：锕（铀）系(4n+3)锕（铀）系的起始放射性核素为，经过十四次衰变，最后得到的稳定核素是。衰变链如图：经衰变最终变成。对于地面伽马能谱测量道谱段的选择：钾-40特征峰位1.46MeV，观测道宽1.37MeV1.57MeV；铀-238特征峰位1.76MeV，观测道宽1.66MeV1.87MeV；钍-232特征峰位2.62MeV，观测道宽2.41MeV2.81MeV；四、实验设备与装置便携式伽马能谱仪一台，10 米卷尺 1 根。五、实验步骤1.检查仪器工作状态和仪器灵敏度使之处于正常工作状态，电量是否充足；2.测网布置（线、点号）5m一点；3.开始测量；4.将数据记录在表格内；时间：地点：测量时间：操作员：记录员：线号点号钾面积/含量铀面积/含量钍面积/含量01025.数据处理，作出U、Th、K含量图（X为实际测量点，Y轴是K、U