实验 闪烁计数器及能谱

实验闪烁计数器及能谱第1页，共12页，2023年，2月20日，星期六前置放大器闪烁体光电倍增管光阴极倍增极阳极（一）闪烁计数器的结构一.实验原理第2页，共12页，2023年，2月20日，星期六（二）基本原理

γ射线射入闪烁体，通过光电效应、康普顿效应和电子对产生这三种效应，产生次级电子，再由这些次级电子去激发闪烁体发光。所发之光被光电倍增管接收，经光电转换及电子倍增过程，最后从光电倍增管的阳极输出电脉冲。分析、记录这些脉冲就能测定射线的强度和能量。第3页，共12页，2023年，2月20日，星期六闪烁体吸收一个能量为E入射粒子，在其激发下发射的光子数为N。这些光子打在光阴极上能打出PN个光电子，P称为光阴极的光电转换效率。经过电子倍增在阳极可收集到MPN个电子。这里为了简单，没有考虑光和电子在传输过程中的损失。设阳极系统对地的等效电容为C，则在负载电阻足够大时（RC＞＞闪烁体的发光衰减时间）,电压脉冲幅度为第4页，共12页，2023年，2月20日，星期六此脉冲经过放大倍数为A的线性放大器放大，最后得到脉冲幅度为在M、P、A、η都是常数的情况下，闪烁计数器的输出脉冲幅度正比于被吸收射线的能量E

第5页，共12页，2023年，2月20日，星期六光电效应康普顿效应电子对产生第6页，共12页，2023年，2月20日，星期六（四）能量分辨率因为闪烁体的发光，光阴极的光电子发射，倍增极的次电子发射等都服从统计规律，存在一定的统计涨落；闪烁体各部分的发光效率和光的收集效率不会完全一样，光阴极各部分的灵敏度也有差别。这样即使闪烁体吸收一束能量为E的带电粒子，得到的脉冲幅度不是都等于VE，而是以VE为中心有一定的分布N0/2N0△VVE脉冲幅度第7页，共12页，2023年，2月20日，星期六（五）实际的脉冲分布以137Cs发射的0.661MeV的γ射线测得的脉冲分布为例。图中峰Ⅰ是由光电效应产生的单一幅度脉冲的分布。发生康普顿效应并且散射光子也被吸收（因而γ射线的能量被全吸收）产生的脉冲也在其中，故峰Ⅰ称光电峰，也叫全能峰。其峰处脉冲幅度为KEγ。峰Ⅰ左面平坦部分是由康普顿电子产生的连续分布。其中附加的小峰Ⅱ称为反散射峰，是放射源发出的γ射线在测量装置及周围物体上经θ≈180°的散射后进入闪烁体被吸收而产生的。最左面的峰Ⅲ是因吸收Ba（Cs的衰变产物）的X射线峰而形成的，称为Ba的X射线脉冲幅度计数率246810ⅢⅡⅠ0第8页，共12页，2023年，2月20日，星期六二.实验装置高压电源线性放大器脉冲分析器定标器扫描器线性率表记录仪探头第9页，共12页，2023年，2月20日，星期六三.实验内容（一）谱仪的调试（二）测137Csγ射线的脉冲谱（三）测60Coγ射线的脉冲谱（四）测定一个未知能量的γ射线的能量第10页，共12页，2023年，2月20日，星期六思考题1．根据你对60Coγ射线谱的实验结果，试分析单道脉冲幅度分析器道宽的选取对测量结果的影响。2．由60Co的衰变图可知，每一个60Co核衰变成处于基态的60Ni核的过程中，放出一个β粒子、一个能量为1.17MeV的射线和一个能量为1.33MeV的γ射线。测得60Co脉冲分布中对应1.17MeV和1.33MeVγ射线的两个光电峰的高度不一样，试解释之。3．对137Cs放射源的情况，放射源发射的0.661MeV的γ射线被墙、地面、周围物体散射，试计算进入闪烁体的散射γ射线的能量范围。并与你测得的137Cs脉冲谱中反散射峰对应的能量比较。第11页，共12页，2023年，2月20日，星期六参考文献1.王祝翔编《核