文档介绍：γ射线能谱测量
——物理0805 乔英杰 u200810200
王振宇 u200810256
实验背景:19世纪下半叶,物理学家对X射线和阴极射线进行了大量的研究,导致了放射性、电子以及α、β、γ射线的发现,这些射线的发现同时也为原子科学的发展奠定了基础。
自20世纪进入原子能时代,科学家对射线进行了更进一步的研究,射线在科学技术中开始渗透,根据γ射线具有波长短、能量高、穿透能力强和对细胞有很强的杀伤力的特性,γ射线的应用也成了一门新兴产业,现在它已经应用到了国民经济和社会生活的各个领域,特别是在工农业、医疗卫生和生物学方面取得了巨大的成果和效益,为科学技术和人类历史的进程起了巨大而深刻的影响。
目前γ射线的应用正在蓬勃快速的发展,应用领域仍在不断拓宽,它以低能耗、无污染、无残留、安全卫生等优点,深受众多行业的青睐,可是,其危害性也不容忽视。我们需要对γ射线深入了解,才能在降低其危害性的同时让其更好的为我们服务。本实验采用闪烁探测器和多道脉冲幅度分析器对γ射线的能量分布谱进行测量,以便我们了解用闪烁探测器测量γ射线的方法,学会分析能谱的特征及其影响因素。
实验原理:
闪烁探测器工作原理:闪烁探测器探测γ射线时,γ光子与物质作用不直接产生电离,而是发生光电效应、康普顿效应、电子对效应,闪烁体的原子、分子、电离或激发的作用来自三种效应所产生的次级电子。这样,我们就得到了对应于γ射线能量强度的电信号。之后,光电倍增管将所得电信号放大(倍增管阴极与阳极之间有十余个打那级,每个打那级均发生电子的倍增现象),其阳极最后收集电子的电极,与射级跟随器电路相连,使收集到的电子流以电压脉冲的方式输出。
γ闪烁能谱仪的工作原理:如下图(1)所示,整个仪器的信号传递大致是:由γ射线放射源放出的γ射线被闪烁探测器接受并转换为电压脉冲,前置放大器和脉冲放大器对探测器输出的电压脉冲进行放大,最后这些脉冲被多道分析器采集、处理。
多道分析器的到是指在分析器中存在的记录不同高度脉冲的位置。我们在试验中采用的是1024道分析器,即将脉冲电压范围分成1024份,然后计算机记录探测器输出的脉冲落在每份范围上的数目。
给谱仪的道址进行能量标定:,。在谱仪的各种参数固定的情况下,我们观察的光电峰和反射峰分别落在那两道,然后用两个特定能量的差值去除以对应的两个道址的差,所得的结果就是每道所对应的能量值。
实验仪器:放射源,γ闪烁探测器,高压电源,放大器,微机多道分析器。
实验内容:
1、测量系统准备:检查测量系统的所有信号连接线路,确认正确后开启微机电源和高压电源,使之预热20分钟左右;
2、开始测量,先尝试收集一个能谱,看谱曲线在多道中的什么位置,如果全部收集到的脉冲能没有占据全部道址的前90%左右,就调节放大器的增益使谱曲线移动(高压值也可以小范围调节,但不能太大)。调节合适后,设置一定的时间,等待信号收集完毕;
3、信号采集完毕好,对所得的能谱曲线进行平滑处理,而后找到光电峰和反射峰,记下它们各自对应的道址,用作谱仪的能量标定;
4、在能谱曲线的光电峰附近找到其左右两边半高所对应的道址,根据道址能量对应关系,由公式即可计算出谱仪的能量分辨率。
实验结果处理及分析: