用閃爍譜儀測γ射線能譜PB05210153蔣琪

1、用閃爍譜儀測丫射線能譜PB05210153 蔣琪實驗原理1.丫能譜的形狀閃爍丫能譜儀可測得丫能譜的形狀，下圖所示是典型137Cs的丫射線能譜圖 圖的縱軸代表單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)目即射線強度， 橫軸代表脈沖幅度即反映粒子 的能量值。雄址圖6的C*的y能曙圈從能譜圖上看，有幾個較為明顯的峰，光電峰Ee,又稱全能峰，其能量就對應丫射線的能量E。這是由于丫射線進入閃爍體后，由于光電效應產(chǎn)生光電 子，能量關系見式（1），如果閃爍體大小合適，光電子停留在其中，可使光電子 的全部能量被閃爍體吸收。光電子逸出原子會留下空位，必然有外殼層上的電子 躍入填充，同時放出能量Ez Bi的X射線，一般來說，閃爍體對低能X

2、射線有 很強的吸收作用，這樣閃爍體就吸收了Ee Ez的全部能量，所以光電峰的能量就代表丫射線的能量，對137Cs，此能量為0.661 M eVoEc即為康普頓邊界，對應反沖電子的最大能量。背散射峰Eb是由射線與閃爍體屏蔽層等物質(zhì)發(fā)生反向散射后進入閃爍體 內(nèi)，形成的光電峰，一般峰很小2 譜儀的能量刻度和分辨率(1)譜儀的能量刻度閃爍譜儀測得的丫射線能譜的形狀及其各峰對應的能量值由核素的蛻變綱 圖所決定，是各核素的特征反映。但測得的光電峰所對應的脈沖幅度(即峰值在 橫軸上所處的位置)是與工作條件有關系的。如光電倍增管高壓改變、線性放大 器放大倍數(shù)不同等，都會改變各峰位在橫軸上的位置，也即改變了能量

3、軸的刻度。 因此，應用丫譜儀測定未知射線能譜時，必須先用已知能量的核素能譜來標定譜 儀的能量刻度，即給出每道所對應的能量增值E。例如選擇137Cs的光電峰E =0.661MeV和60Co的光電峰E i 1.17MeV、E 21.33MeV等能量值，先分別測量兩核素的丫能譜，得到光電峰所對應的多道分析器上的道址 (若不用多道分析 器，可給出各峰位所為應的單道分析器上的閾值)?？梢哉J為能量與峰值脈沖的 幅度是線性的，因此根據(jù)已知能量值，就可以計算出多道分析器的能量刻度值E。如果對應Ei 0.661MeV的光電峰位于A道，對應E21.17MeV的光電峰位于E道，則有能量刻度1.17 0.661B A

4、MeV(1)測得未知光電峰對應的道址再乘以e值即為其能量值(2)譜儀分辨率丫能譜儀的一個重要指標是能量分辨率。由于閃爍譜儀測量粒子能量過程中， 伴隨著一系列統(tǒng)計漲落因素，如 丫光子進入閃爍體內(nèi)損失能量、產(chǎn)生熒光光子、 熒光光子進入光電倍增管后，在陰極上打出光電子、光電子在倍增極上逐級打出 光電子而使數(shù)目倍增，最后在陽極上形成電流脈沖等，脈沖的高度是服從統(tǒng)計規(guī) 律而有一定分布的。光電峰的寬窄反映著譜儀對能量分辨的能力。如圖中所示的光電峰的描繪，定義譜儀能量分辨率為半高度V光電峰脈沖幅度V100%(2)表示閃爍譜儀在測量能量時能夠分辨兩條靠近的譜線的本領。目前一般的閃爍譜儀分辨率在10%左右。對

5、的影響因素很多，如閃爍體、光電倍增管等等。實驗內(nèi)容1、調(diào)節(jié)550V共壓穩(wěn)定20分鐘，直至峰值計數(shù)大于1000。2、識別137 Cs的丫譜峰。3、 測量137Cs丫射線光電峰與放大器放大倍數(shù)的關系，取10個數(shù)據(jù)繪 圖。4、在合適高壓及放大倍數(shù)下 測137Cs的兩峰道址，求能量刻度e和分辨率n,取20點繪圖。 測60Co的兩峰道址，由e求出其能量，分析，取20點畫圖。 由上述四峰再求2個能量刻度。 作能量定標曲線。數(shù)據(jù)處理1.測量137Cs丫射線光電峰與放大器放大倍數(shù)的關系，有下表:放大倍數(shù)3.453.12.72.31.91.51.20.90.60.3光電峰道址535496457415372328

6、295265234198由以上表格數(shù)據(jù)畫出兩者的關系曲線如下:以下為Origin線性擬合的過程：2007 47 13:55 "/Graphl" (2454197)Lin ear Regressi on for Data1_B:Y 二 A + B * XParameter Value ErrorA168.540631.07999B106|384050.52293R SD NP0.99991.6890210 <0.0001易見，137CSY射線光電峰道址與放大器放大倍數(shù)線性相關。斜率為106。2. 測137 Cs的兩峰道址探 背散射峰：81光電峰：406探測量的20個點：

7、道址2040102224283380478553584617計數(shù)2192154316081277114499699010751027787道址667700718751772803838860890912計數(shù)659532814158110212538011161561166探兩個半高峰的道址：383, 112(1)計算能量刻度:由公式(1):0.661 0.184e=406 81=1.468keV(2)計算分辨率:由公式(2):半高度V光電峰脈沖幅度V100% = 3811=66.7%406(3)畫出137 Cs丫的能譜圖:適址3. 測60Co的兩峰道址:滌 60Co能譜的20個點:道址2040

8、102224283380478553584617計數(shù)2192154316081277114499699010751027787道址667700718751772803838860890912計數(shù)659532814158110212538011161561166(1)計算兩峰的能量：由2所得結(jié)果：e=1.468keV則:E仁751 1.468keV=1.10MeVE2=860 1.468keV=1.26 MeV分析：光電峰2能量比光電峰1的能量高，(2)畫出60 Co能譜圖：道址4. 由四個峰再求兩個能量刻度值:60 Co光電峰1與137 Cs光電峰：01.17 0.661751 4061.47

9、5keV60 Co光電峰2與137 Cs背閃射峰：e21.33 0.184860 811.471keV5 .作能量定標曲線020040Q6008001000能量定標曲線道址各峰的道址與計數(shù)值:元素、兒糸項目137Cs60Co背閃射峰光電峰光電峰1光電峰2道址81406751860能量(Mev)0.1840.6611.171.33由上表得能量定標曲線為:下面為Origin線性擬合的結(jié)果：2007-4-7 15:10 "/Graph2" (2454197)Lin ear Regressi on for Data3_B:Y = A + B * XParameter Value ErrorA0.062650.00101B0.0014|1.44414E-6RSDNP14.84035E-43 6.23721E-4易見，能量刻度|e (1.47 0.001)KeV，與計算所得結(jié)果 相