γ射線能譜的測定陳群

浙江師范大學(xué)實驗報告實驗名稱Y射線能譜的測定班級物理071姓名陳群學(xué)號07180116同組人劉懿鈞實驗日期09/12/8室溫 氣溫 Y射線能譜的測定摘要： 原子的能級間躍遷產(chǎn)生光譜，原子核的能級躍遷產(chǎn)生Y射線譜。本實驗就是利用探測器的輸出脈沖幅度與入射粒子能量成正比的規(guī)律來測得能量與其強度的關(guān)系曲線。通過對CS、CO能譜的測定，可以加深對Y射線能量與強度的關(guān)系，Y射線與物質(zhì)相互作用的理解；可以進一步了解NaI(T)閃爍譜儀原理，特性與結(jié)構(gòu)，掌握NaI(T)閃爍譜儀的使用方法以及鑒定譜儀的能量分辯率與線性；。關(guān)鍵詞：Y射線、能譜、NaI(Tl)Y閃爍譜儀引言：閃爍探測器是利用某些物質(zhì)在射線作用下會發(fā)光的特性來探5g射線的儀器。它的主要優(yōu)點是：既能探測各種類型的帶電粒子，又能探測中性粒天既能測量粒子強度，又能測量粒子能氨并且探測效率高，分辨時間短。它在核物理研究和放射性同位索的測量中得到廣泛的應(yīng)用。本實驗的目的是了解NaI(T1)閃爍譜儀的原理、特性與結(jié)構(gòu)，掌捏NaI(T1)閃爍譜儀的使用方法，鑒定潛儀的能量分辨率和線性，并通過對于y射線能譜的測量，加深對y射線與物質(zhì)相互作用規(guī)律的理解。實驗方案：1、 接通電源，開機預(yù)熱后，選擇合適的工作電壓使探頭的分辨率和線性都較好。2、 將137CS源放在探頭下方并保持一定距離，先粗測一下137CS能譜曲線：選擇合適的全譜道數(shù)、擴展譜道數(shù)和預(yù)置時間，調(diào)節(jié)高壓和放大器放大倍數(shù)，使60C0或137CS能譜的最大脈沖幅度盡量大而又不超過多道脈沖分析器的分析范圍。3、 調(diào)整好后，仔細測量137CSY全能譜，指明光電峰、康普頓平臺和反散射峰。4、 將將探頭下方的137CS放射源用60C0放射源代替，不改變Y能譜儀的其他工作條件，只改變放大倍數(shù)、高壓和預(yù)置時間，然后仔細測量60C0的Y射線能譜，指明光電峰、康普頓平臺和反散射峰。5、 用手柄調(diào)節(jié)放射源的孔和探測器的孔的相對位置，再重復(fù)測量兩次，將三次測量結(jié)果進行對比，選擇總計數(shù)率最高的一次。6、 分析60C0和137CS全能譜的譜形。實驗結(jié)果與討論1、137CS的能譜：選定全能峰在160道，設(shè)定時間300秒?？傆嫈?shù)率：339尋中峰：峰位：159.83chn;半高寬：16.29chn凈面積：45338；分辨率：10.16％

2、6CO的能譜：選定全能峰在320道，設(shè)定時間500秒?？傆嫈?shù)率：1224尋中鋒峰位：320.99chn;半高寬：18.59chn;凈面積：2174;分辨率5.79%;由于探頭輸出電壓脈沖幅度正比于次極電子能量，所以對單能的Y射線記錄下來的脈沖幅度不是單一值，而分布在一個很寬范圍內(nèi)，在圖5中給出了用NaI(T1)晶體譜儀所測得的CS和CO能譜，其中1號峰相應(yīng)于E光電位置稱為光電峰，1號峰左面的平臺相應(yīng)于康普頓電子的貢獻。至于康普頓散射產(chǎn)生的散射光子hY'未逸出晶體，仍然為NaI(T1)晶體所吸收，也即通過光電效應(yīng)把散射光子能量hY'轉(zhuǎn)化成光電子能量，而這個光電子也將對輸出脈沖作貢獻。由于上述過程是在很短的時間內(nèi)完成的，這個時間比探測器形成一個脈沖所需時間短得多，所以先產(chǎn)生的康普頓電子和后產(chǎn)生的光電子，二者對輸出脈沖的貢獻疊加在一起形成一個脈沖。這個脈沖幅度所對應(yīng)的能量，是兩個電子能量之和，即EC+hY',這就是入射Y射線能量hY。所以這一過程所形成的脈沖將疊加在光電峰上。所以1號峰又稱為全能峰。2號峰右側(cè)平臺狀曲線為康普頓連續(xù)譜，它是由射線與電子的康普頓效應(yīng)產(chǎn)生，且最終被散射的Y光子未被吸收（否則迭加至全能峰），僅有反沖電子被吸收。由公式可得康普頓邊限值e=n，Emax=0.478MeV。在康普頓平臺上還出現(xiàn)一個2號峰，它是由放射y射線穿過NaI晶體，打到光電倍增管上發(fā)生1800的康普頓散射，反散射的光子hY'又返回晶體，與晶體發(fā)生光電效應(yīng)形成的。返回Y光子能量，所以2號峰稱為反散射峰。圖中能量最小的那個峰是因為137CS的卩衰變了體i37Ba在退激時，可能不發(fā)生Y射線，而是通內(nèi)轉(zhuǎn)換過程，把Ba的K電子打出。這一過程將導(dǎo)致發(fā)生Ba的K系X射線，所以這個峰位對應(yīng)于Ba的K系X射線能量（32Kev）。在CS和CO源的Y全能譜圖上的不同位置尋峰，你會發(fā)現(xiàn)能量分辨率的數(shù)值越小，儀器分辨不同的能量的本領(lǐng)就越高。能量分辨率的定義是：n=ae^ex100%由于脈沖幅度與能量有線性關(guān)系，而且脈沖幅度與多道數(shù)成正比，故又可以寫成能量分辨率n二分布的半高寬△CHF計數(shù)率極大處的脈沖幅度CHX100%，顯然能量分辨率的數(shù)值越小，儀器分辨不同的能量的本領(lǐng)就越高，而且能量分辨率和入射粒子能量有關(guān)。實驗總結(jié)由于鈷和銫存在放射性，所以在使用時要小心。先將蓋子擰松，再放入器。放射源放入后，用作屏蔽的蓋子就不可以打開了。取出時，先蓋上蓋子。實驗結(jié)束后，分析器的所有旋紐歸零鎖定。防止下次核輻射能夠?qū)θ梭w產(chǎn)生損傷，但輻射是可以防護的，我們要以科學(xué)的態(tài)度，嚴肅認真地對待它，不要麻痹大意，也不要過分緊張，談“核”色變。經(jīng)過對放射元素的能譜測量，從全能譜中分析放