用闪烁谱仪测γ射线能谱.docx
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用闪烁谱仪测γ射线能谱
用闪烁谱仪测丫射线能谱
PB05210153蒋琪
实验原理
1.丫能谱的形状
闪烁丫能谱仪可测得丫能谱的形状，下图所示是典型137Cs的丫射线能谱图图的纵轴代表单位时间内的脉冲数目即射线强度，横轴代表脉冲幅度即反映粒子的能量值。
0A
道址
图2,2,1-6川。
的y能谱阁
从能谱图上看，有几个较为明显的峰，光电峰Ee,又称全能峰，其能量就
对应丫射线的能量E。
这是由于丫射线进入闪烁体后，由于光电效应产生光电子，能量关系见式
（1），如果闪烁体大小合适，光电子停留在其中，可使光电子的全部能量被闪烁体吸收。
光电子逸出原子会留下空位，必然有外壳层上的电子跃入填充，同时放出能量EzBi的X射线，一般来说，闪烁体对低能X射线有很强的吸收作用，这样闪烁体就吸收了EeEz的全部能量，所以光电峰的能量就代表丫射线的能量，对137Cs，此能量为0.661MeVo
Ec即为康普顿边界，对应反冲电子的最大能量。
背散射峰Eb是由射线与闪烁体屏蔽层等物质发生反向散射后进入闪烁体
内，形成的光电峰，一般峰很小。
2•谱仪的能量刻度和分辨率
（1）谱仪的能量刻度
闪烁谱仪测得的丫射线能谱的形状及其各峰对应的能量值由核素的蜕变纲图所决定，是各核素的特征反映。
但测得的光电峰所对应的脉冲幅度（即峰值在横轴上所处的位置）是与工作条件有关系的。
如光电倍增管高压改变、线性放大器放大倍数不同等，都会改变各峰位在横轴上的位置，也即改变了能量轴的刻度。
因此，应用丫谱仪测定未知射线能谱时，必须先用已知能量的核素能谱来标定谱仪的能量刻度，即给出每道所对应的能量增值E。
例如选择137Cs的光电峰E=
0.661MeV和60Co的光电峰Ei1.17MeV、E21.33MeV等能量值，先分别测
量两核素的丫能谱，得到光电峰所对应的多道分析器上的道址（若不用多道分析器，可给出各峰位所为应的单道分析器上的阈值）。
可以认为能量与峰值脉冲的幅度是线性的，因此根据已知能量值，就可以计算出多道分析器的能量刻度值E。
如果对应E10.661MeV的光电峰位于A道，对应E21.17MeV的光电峰位于E
道，则有能量刻度
（2）谱仪分辨率
丫能谱仪的一个重要指标是能量分辨率。
由于闪烁谱仪测量粒子能量过程中，伴随着一系列统计涨落因素，如丫光子进入闪烁体内损失能量、产生荧光光子、荧光光子进入光电倍增管后，在阴极上打出光电子、光电子在倍增极上逐级打出光电子而使数目倍增，最后在阳极上形成电流脉冲等，脉冲的高度是服从统计规律而有一定分布的。
光电峰的宽窄反映着谱仪对能量分辨的能力。
如图2.2.1-7
中所示的光电峰的描绘，定义谱仪能量分辨率为
表示闪烁谱仪在测量能量时能够分辨两条靠近的谱线的本领。
目前一般的
闪烁谱仪分辨率在10%左右。
对的影响因素很多，如闪烁体、光电倍增管等等。
实验内容
1、调节550V共压稳定20分钟，直至峰值计数大于1000。
2、识别137Cs的丫谱峰。
3、测量137Cs丫射线光电峰与放大器放大倍数的关系，取10个数据绘图。
4、在合适高压及放大倍数下
1测137Cs的两峰道址，求能量刻度e和分辨率n,取20点绘图。
2测60Co的两峰道址，由e求出其能量，分析，取20点画图。
3由上述四峰再求2个能量刻度。
4作能量定标曲线。
数据处理
1.测量137Cs丫射线光电峰与放大器放大倍数的关系，有下表:
放大倍数
3.45
3.1
2.7
2.3
1.9
1.5
1.2
0.9
0.6
0.3
光电峰道址
535
496
457
415
372
328
295
265
234
198
由以上表格数据画出两者的关系曲线如下:
光电峰道眄
550
500-■
450-F
*
400-
・’
3和・
_r>
300—
■r^
250■/厂
■r
-
200・■/
ilx*
150-1_-_|_-_|_■_|_-_|_I_|_I_|_l
放大倍教
000.510152.0253.0
光电峰道址与放大倍数的关系曲线
以下为Origin线性拟合的过程：
[20074713:
55"/Graphl"（2454197）]
LinearRegressionforData1_B:
Y二A+B*X
ParameterValueError
A168.540631.07999
B106|384050.52293
RSDNP
0.99991.6890210<0.0001
易见，137CSY射线光电峰道址与放大器放大倍数线性相关。
斜率为106。
2.
光电峰：
406
测137Cs的两峰道址探背散射峰：
81探测量的20个点:
道址
20
40
102
224
283
380
478
553
584
617
计数
2192
1543
1608
1277
1144
996
990
1075
1027
787
道址
667
700
718
751
772
803
838
860
890
912
计数
659
532
814
1581
1021
253
801
1161
561
166
探两个半高峰的道址：
383,112
（1）计算能量刻度:
由公式
（1）:
0.6610.184,e==1.468keV
40681
（2）计算分辨率：
由公式
（2）:
上业丄高度眾100%=3^=66.7%
E光电峰脉冲幅度V406
（3）画出137Cs丫的能谱图:
too
谊址
3.测60Co的两峰道址：
探光电峰1:
751光电峰2:
860
海60Co能谱的20个点：
道址
20
40
102
224
283
380
478
553
584
617
计数
2192
1543
1608
1277
1144
996
990
1075
1027
787
道址
667
700
718
751
772
803
838
860
890
912
计数
659
532
814
1581
1021
253
801
1161
561
166
（1）计算两峰的能量：
由2所得结果：
e=1.468keV
则:
E仁7511.468keV=1.10MeV
E2=8601.468keV=1.26MeV
分析：
光电峰2能量比光电峰1的能量高，
（2）画出60Co能谱图：
道址
4.由四个峰再求两个能量刻度值:
1.170.661
60Co光电峰1与137Cs光电峰：
U1.475keV
751406
60「亠*—1371.330.184
60Co光电峰2与137Cs背闪射峰：
e21.471keV
86081
5.作能量定标曲线。
各峰的道址与计数值:
'＜素
项目\
137Cs
60Co
背闪射峰
光电峰
光电峰1
光电峰2
道址
81
406
751
860
能量（Mev）
0.184
0.661
1.17
1.33
由上表得能量定标曲线为:
020040Q6QQ3001000
能量定标曲线道址
M尝）迥狂追
下面为Origin线性拟合的结果：
[2007-4-715:
10"/Graph2"（2454197）]
LinearRegressionforData3_B:
Y二A+B*X
ParameterValueError
A
0.06265
0.00101
B
0.00诫
1.44414E-6
R
SD
NP
1
4.84035E-4
36.23721E-4
易见，能量刻度|e（1.470.001）KeV，与计算所得结果相差无几。
思考题
用闪烁谱仪测量丫射线能谱的时，要求在多道分析器的道址范围内能同时测量出137Cs和60Co的光电峰，应如何选择合适的工作条件？
在测量过程中该工作条件可否改变？
答:
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