γ射线能谱的测定陈群

浙江师范大学实验报告实验名称Y射线能谱的测定班级物理071姓名陈群学号07180116同组人刘懿钧实验日期09/12/8室温 气温 Y射线能谱的测定摘要： 原子的能级间跃迁产生光谱，原子核的能级跃迁产生Y射线谱。本实验就是利用探测器的输出脉冲幅度与入射粒子能量成正比的规律来测得能量与其强度的关系曲线。通过对CS、CO能谱的测定，可以加深对Y射线能量与强度的关系，Y射线与物质相互作用的理解；可以进一步了解NaI(T)闪烁谱仪原理，特性与结构，掌握NaI(T)闪烁谱仪的使用方法以及鉴定谱仪的能量分辩率与线性；。关键词：Y射线、能谱、NaI(Tl)Y闪烁谱仪引言：闪烁探测器是利用某些物质在射线作用下会发光的特性来探5g射线的仪器。它的主要优点是：既能探测各种类型的带电粒子，又能探测中性粒天既能测量粒子强度，又能测量粒子能氨并且探测效率高，分辨时间短。它在核物理研究和放射性同位索的测量中得到广泛的应用。本实验的目的是了解NaI(T1)闪烁谱仪的原理、特性与结构，掌捏NaI(T1)闪烁谱仪的使用方法，鉴定潜仪的能量分辨率和线性，并通过对于y射线能谱的测量，加深对y射线与物质相互作用规律的理解。实验方案：1、 接通电源，开机预热后，选择合适的工作电压使探头的分辨率和线性都较好。2、 将137CS源放在探头下方并保持一定距离，先粗测一下137CS能谱曲线：选择合适的全谱道数、扩展谱道数和预置时间，调节高压和放大器放大倍数，使60C0或137CS能谱的最大脉冲幅度尽量大而又不超过多道脉冲分析器的分析范围。3、 调整好后，仔细测量137CSY全能谱，指明光电峰、康普顿平台和反散射峰。4、 将将探头下方的137CS放射源用60C0放射源代替，不改变Y能谱仪的其他工作条件，只改变放大倍数、高压和预置时间，然后仔细测量60C0的Y射线能谱，指明光电峰、康普顿平台和反散射峰。5、 用手柄调节放射源的孔和探测器的孔的相对位置，再重复测量两次，将三次测量结果进行对比，选择总计数率最高的一次。6、 分析60C0和137CS全能谱的谱形。实验结果与讨论1、137CS的能谱：选定全能峰在160道，设定时间300秒。总计数率：339寻中峰：峰位：159.83chn;半高宽：16.29chn净面积：45338；分辨率：10.16％

2、6CO的能谱：选定全能峰在320道，设定时间500秒。总计数率：1224寻中锋峰位：320.99chn;半高宽：18.59chn;净面积：2174;分辨率5.79%;由于探头输出电压脉冲幅度正比于次极电子能量，所以对单能的Y射线记录下来的脉冲幅度不是单一值，而分布在一个很宽范围内，在图5中给出了用NaI(T1)晶体谱仪所测得的CS和CO能谱，其中1号峰相应于E光电位置称为光电峰，1号峰左面的平台相应于康普顿电子的贡献。至于康普顿散射产生的散射光子hY'未逸出晶体，仍然为NaI(T1)晶体所吸收，也即通过光电效应把散射光子能量hY'转化成光电子能量，而这个光电子也将对输出脉冲作贡献。由于上述过程是在很短的时间内完成的，这个时间比探测器形成一个脉冲所需时间短得多，所以先产生的康普顿电子和后产生的光电子，二者对输出脉冲的贡献叠加在一起形成一个脉冲。这个脉冲幅度所对应的能量，是两个电子能量之和，即EC+hY',这就是入射Y射线能量hY。所以这一过程所形成的脉冲将叠加在光电峰上。所以1号峰又称为全能峰。2号峰右侧平台状曲线为康普顿连续谱，它是由射线与电子的康普顿效应产生，且最终被散射的Y光子未被吸收（否则迭加至全能峰），仅有反冲电子被吸收。由公式可得康普顿边限值e=n，Emax=0.478MeV。在康普顿平台上还出现一个2号峰，它是由放射y射线穿过NaI晶体，打到光电倍增管上发生1800的康普顿散射，反散射的光子hY'又返回晶体，与晶体发生光电效应形成的。返回Y光子能量，所以2号峰称为反散射峰。图中能量最小的那个峰是因为137CS的卩衰变了体i37Ba在退激时，可能不发生Y射线，而是通内转换过程，把Ba的K电子打出。这一过程将导致发生Ba的K系X射线，所以这个峰位对应于Ba的K系X射线能量（32Kev）。在CS和CO源的Y全能谱图上的不同位置寻峰，你会发现能量分辨率的数值越小，仪器分辨不同的能量的本领就越高。能量分辨率的定义是：n=ae^ex100%由于脉冲幅度与能量有线性关系，而且脉冲幅度与多道数成正比，故又可以写成能量分辨率n二分布的半高宽△CHF计数率极大处的脉冲幅度CHX100%，显然能量分辨率的数值越小，仪器分辨不同的能量的本领就越高，而且能量分辨率和入射粒子能量有关。实验总结由于钴和铯存在放射性，所以在使用时要小心。先将盖子拧松，再放入器。放射源放入后，用作屏蔽的盖子就不可以打开了。取出时，先盖上盖子。实验结束后，分析器的所有旋纽归零锁定。防止下次核辐射能够对人体产生损伤，但辐射是可以防护的，我们要以科学的态度，严肃认真地对待它，不要麻痹大意，也不要过分紧张，谈“核”色变。经过对放射元素的能谱测量，从全能谱中分析放