文档介绍：影响能量分辨率的因素
专业:光信息科学与技术学号:0572424 姓名:吴海涛
论文摘要:单晶能谱仪是一种射线(如α、β、r射线)探测器,广泛用于核物理实验。它利用一些物质在射线作用下的发光效应对射线进行探测,而这些发光物质就是闪烁题。本实验目的是了解整个仪器的工作原理,熟练其结构,并掌握用闪烁谱仪测量r谱的原理和基本方法,这里主要分析一下关于本实验产生和影响能量分辨率的一些因素;为了能够更好分析可能影响能量分辨率的因素先从实验原理入手,所以在此详细的介绍一下本实验的原理和基本思路。
关键词: r射线 137Cs 60Co 能量分辨率
一、实验原理及内容讨论
r能谱仪探测r射线的基本过程是:在r射线的激发下闪烁体发光。所发之光被光电倍增管接收,经光电转换及电子倍增过程,最后从光电倍增馆的阳极输出电脉冲。分析、记录这些脉冲就能测定射线的强度和能量。
1. r射线与物质(闪烁体)的相互作用
r射线与物质的相互作用主要是光电效应、康普顿散射和正、负电子对产生这三种过程。
(1)光电效应。入射r粒子把能量全部转移给原子中的束缚电子,而把束缚电子打出来形成光电子。由于束缚电子的电离能E1一般远小于入射r射线能量Er,所以光电子的动能近似等于入射r射线的能量E光电=Er-E1≈Er (a)
(2)康普顿散射。-1。设入射γ光子能量为hν′,散射光子能量为hν′,则反冲康普顿电子的动能:
Ee=hν-hν′
康普顿散射后散射光子能量与散射角θ的关系为
          (-1)
式中,即为入射r射线能量与电子静止质量所对应的能量之比。由式(-1),当θ=0时h=h,这时Ee=0,即不发生散射;当θ=180°时,散射光子能量最小,它等于h
/(1+2α),这时康普顿电子的能量最大为
(-2)
所以康普顿电子能量是连续分布的,在0至之间变化。
(3)正、负电子对产生。当r射线能量超过2m0c2()时,r光子受原子核或电子的库仓场的作用可能转化成正、负电子对。入射r射线的能量越大,产生正、负电子对的几率也越大。在物质中正电子的寿命是很短的,当它在物质中消耗尽自己的动能,。
2. 闪烁谱仪结构与工作原理及讨论
NaI(Tl)-2。整个仪器由探头(包括闪烁体、光电倍增管、射极跟随器),高压电源,线性放大器、多道脉冲幅度分析器几部分组成。射线通过闪烁体时,闪烁体的发光强度与射线在闪烁体内损失的能量成正比。带电粒子(如α、β粒子)通过闪烁体时,将引起大量的分子或原子的激发和电离,这些受激的分子或原子由激发态回到基态时就放出光子;不带电的r射线先在闪烁体内产生光电子、康普顿电子及正、负电子对(当Eγ>),然后这些电子使闪烁体内的分子或原子激发和电离而发光。闪烁体发出的光子被闪烁体外的光反射层反射,会聚到光电倍增管的光电阴极上,打出光电子。光阴极上打出的光电子在光电倍增管中倍增出大量电子,最后为阳极吸收形成电压脉冲。每产生一个电压脉冲就表示有一个粒子进入探测器。由于电压脉冲幅度与粒子在闪烁体内消耗的能量(产生的光强)成正比,所以根据脉冲幅度