伽马能谱实验报告doc.docx
《伽马能谱实验报告doc.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《伽马能谱实验报告doc.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
伽马能谱实验报告doc
伽马能谱实验报告
篇一：
闪烁伽马能谱测量实验报告
实验题目：
《闪烁γ能谱测量》
一、实验目的
1加深对γ射线和物质相互作用的理解。
2.掌握NaI（Tl）γ谱仪的原理及使用方法。
3.学会测量分析γ能谱。
4.学会测定γ谱仪的刻度曲线.。
二、实验仪器
Cs放射源Co放射源FH1901型NaI闪烁谱仪SR-28双踪示波器
三、实验原理
1.γ射线与物质相互作用
γ射线与物质相互作用主要有光电效应、康普顿散射及电子对效应。
1）光电效应：
在光电效应中，原子吸收光子的全部能量，其中一部分消耗于光电子脱离原
子束缚所需的电离能，另一部分就作为光电子的动能。
所以，释放出来的光电子能量和
该束缚电子所处的电子壳层的结合能B?
之差。
因此，
E光电子=E?
?
Bi?
E?
（需要原子核参加）2）康普顿散射：
康普顿散射是γ光子与原子外层电子相互作用的结果。
反冲电子的动能为：
Ee?
E?
2（1?
cos?
）m0c2?
E?
（1?
cos?
）
即使入射γ光子的能量是单一的，反冲电子的能量却是随散射角连续变化的。
3）电子对效应：
电子对效应是γ光子从原子核旁经过时，在原子核的库伦场作用下，γ光
子转化为一个正电子和一个负电子的过程。
根据能量守恒定律，只有当入射光子的能量
hν大于2m0c2
，即
hν〉1.02MeV时，才能发生电子对效应。
（与光电效应相似，需要
原子核参加）
2．NaI（Tl）γ能谱仪介绍1）闪烁谱仪装置示意图
2）闪烁谱仪的工作原理
Γ射线次级电子荧光Γ放射源
与闪烁体发闪烁体受光阴极吸收
生三种作用激辐射
光电子
电脉冲定标器记录分析器分析各打拿极逐级放大3）能谱分析（以137Cs为例）
全能峰是γ光子与闪烁体发生光电效应产生的，直接反映了γ射线的能量；康普顿坪是由康普顿效应贡献的；逸出的γ射线与闪烁体周围的物质发生康普顿散射，反散射光子进入闪烁体发生光电效应形成反散射峰。
4）谱仪的能量分（原文来自：
小草范文网:
伽马能谱实验报告）辨率和能量刻度曲线
闪烁单晶γ谱仪最主要的指标是能量分辨率和线性。
a.能量分辨率W?
?
U
?
100%U
闪烁谱仪的能量分辨率取决于闪烁体、光电倍增管、电子学线路的选择与配合。
由于现在电子学线路技术的提高，分辨率主要取决于闪烁体的分辨本领。
b.能量线性E（xp）?
E0?
Gxp
能量线性是指谱仪的输出脉冲幅度与带电粒子能量之间是否有线性关系。
由于NaI（Tl）单晶对于能量在100keV到1300keV是近似线性的，谱仪的能量线性主要取决于谱仪的工作情况。
利用两种能量确定的放射源就可以做出能量刻度曲线。
四、实验内容
1.连接仪器，检查线路确认无误后开低压电源预热，将
137
Cs放射源放在托盘上，加高压
用脉冲示波器观察探头工作状态。
得到负脉冲表明探头以开始工作
2.调节放大器的放大倍数和时间常数，用示波器观察放大器输出波形，使放大器输出脉冲
幅度为8V左右，且使输出波形尽量与探头输出波形相似。
1
3.把单道道宽设置为0.1V，微积分开关置于微分位置，调节单道阈值，粗测谱形，以确认
光电峰在8V左右（即确认整个波形是否落在单道分析器的可调范围内）。
4.精测
137
Cs能谱，单道道宽置于0.1V不动，逐渐改变单道阈值，每隔0.1V测一次计数，
137
确定测量时间为30s。
作出
Cs的γ能谱并求出谱仪的能量分辨率。
5.放上60Co源，改变放大倍数和高压，使60Co的1.33MeV的光电峰脉冲在8V左右，依
次测出
137
Cs和60Co的γ光电峰，做出谱仪的能量刻度曲线。
五．实验数据记录与处理
1．
137
Cs的能谱测量
2
2.谱仪的能量分辨率
1XX
（7.60,11715）
10000
8000
率
（7.40,5850）
（7.93,5850）
计数6000
4000
XX
6
7
8
9
10
脉冲幅度
由图可求出能量分辨率
W?
UU?
100%?
7.93?
?
100%?
6.97%3．能量刻度曲线
60
Co的光电峰测量数据
3
137
Cs的光电峰测量数据
计数
阈值（（V））
4
由上面数据画出能量刻度曲线
篇二：
高纯锗伽马能谱仪认识实验报告
高纯锗能谱仪认识实验报告
一、实验目的
1、了解半导体γ谱仪及相应数据采集软件的一般操作使用方法；
2、了解天然放射性核素铀、镭、钍、钾和人工放射性核素137Cs、60Co等的特征γ射线谱；
3、了解能量刻度方法；
4、理解低本底相对法γ谱定量分析原理。
二、实验内容
认识137Cs单能源的仪器谱（复杂谱）
学习用152Eu放射源进行探头能量刻度的方法；
采集并观测226Ra的γ射线谱，认识镭组γ射线谱的主要成份，学习伽马谱定性分析原理；采集混合体标准源谱线，了解伽马谱定量分析原理。
三、实验仪器
高纯锗伽马能谱仪组成：
探测器（HPGe）探头（晶体＋前置放大器＋低温装置）；多道脉冲幅度分析器（MCA）（一般大于4000道，现在一般都带有数字稳谱功能）；计算机（谱解析软件及定量分析软件）示意图：
探测器（HPGe）探头（晶体＋前置放大器＋低温装置）
1、探测器结构：
高纯锗伽马能谱仪探测器分为N型和P型。
所有高纯锗探测器本质上就是一个大的反转二极管。
为了放大信号，需要连接二极管和进行信号处理的电子学线路，在晶体上做出两个接触极。
晶体上的电接触具有两极：
较厚的锂扩散极，即N+接触极（几百微米）；较薄的离子注入极，即P+极（几百纳米）。
锂接触极较厚，因为此极是金属锂扩散到晶体中所形成的，厚度可控制在几百微米的量级，晶体能够被切割成任意形状。
然而，晶体（二极管）内部的电场分布很重要，这点使得具有实用价值的晶体形状被限制成带有中心圆孔的圆盘状或圆柱体状。
圆柱体探测器的一端是封闭的，又称为同轴探测器；而圆盘状的探测器一般称为平面探测器。
根据所用材料类型的不同（N型或者P型），接触极是不同的。
对于P型探测器，较厚的锂扩散极在探测器的外表面而薄的离子注入极在内表面。
对于N型探测器，接触极和P型恰好
相反。
图1给出了两种P型探测器晶体的示意图；图2给出了两种N型探测器晶体的示意图。
图1.P型高纯锗探测器几何结构示意图。
图2.N型高纯锗探测器几何结构示意图。
N型同轴探测器外壳为铍，有两个优点:
（1）耐中子损伤能力强，通常比同样体积的P型同轴探测器要强20倍；
（2）有较薄的入射窗，可探测的能量范围为0.02~l0MeV，因此，它被称作为GAMMA-X探测器。
但是它价格较高，容易损坏。
P型探测器外壳通常是不锈钢的，吸收低能γ射线，对于低能区的分辨率不高，但是价格相比N型要便宜。
2、探测器工作原理
探测的射线进入灵敏区，产生电离，生成大量的电子-空穴对，在外加电场作用下，电子和空穴分别迅速向正负两极漂移、被收集，在输出电路中形成脉冲电信号
半导体探测器中的电子－空穴对称为探测器的信息载流子，3eV（半导体探测器）。
多道脉冲幅度分析器（MCA）
多道脉冲幅度分析器，脉冲信号幅度分布的仪器。
它把脉冲信号按幅度的大小进行分类并记录每类信号的数目。
主要由模数转换（ADC）、地址编码器和存储器构成；探测器将不同能量的伽马射线换成幅度与能量成正比的脉冲信号，输入到ADC，转化成数字表示，进入编有地址的存储器中每个地址存储器为一道，设有一个计数器。
每存一次使该道读数加一16384道，采用8192道，两道作为一道输出
四、实验步骤
开机并稳定半小时以上；
测量137Cs标准源；
测量152Eu标准源，进行能量刻度；
测量镀镭指南针；
测量样品的特征γ射线谱。
五、实验内容
用152Eu放射源进行探头能量刻度
采集并观测226Ra的γ射线谱，认识镭组γ射线谱的主要成份
六、实验小结
思考题：
如果某一个核素放出几种不同能量的γ射线，γ谱分析时用一种能量还是用几种能量?
用几种能量，因为同一个核素会释放出不同能量的γ射线。
如果只用一种能量会误认为是其他核素释放的γ射线。
用γ谱分析方法测定样品中镭含量时，样品为什么要密封30天以上？
因为镭样品制成初时为粉末状，不含氡。
而铀系中高能量的γ谱线主要来自镭以后的核素，那么测量γ射线用以计算镭含量的前提是镭与氡处于放射性平衡状态。
氡的半衰期为3.825d，在密闭的容器中，经过10倍的氡的半衰期二者即达到放射性平衡，时间为38.25d
篇三：
r射线能谱图实验报告
NaI（Tl）γ闪烁谱仪器及γ射线能谱的测量γ射线的吸收与物质吸收系数?
的测定
学院数理与信息工程学院班级
姓名
学号
NaI（Tl）γ闪烁谱仪器及γ射线能谱的测量
摘要：
闪烁探测器是利用某些物质在射线作用下会发光的特性来探5g射线的仪器。
本实验要利用NaI（Tl）γ闪烁探测仪来测定γ射线能谱分布规律。
然后，通过分析结果，在得出结论,目的是了解NaI（T）闪烁谱仪原理，特性与结构。
掌握NaI（T）闪烁谱仪的使用方法；鉴定谱仪的能量分辩率与线性；并通过对r射线能谱的测量，加深对r射线与物质相互作用的理解。
关键词：
γ闪烁谱仪能谱γ射线NaI（Tl）
引言：
某些物质的原子核能发生衰变，放出我们肉眼看不见也感觉不到的射线，核辐射主要有α、β、γ三种射线。
我们通过不同的实验仪器能够探测到这些肉眼无法看见的射线。
本实验使用的是g闪烁谱仪。
g闪烁谱仪内部含有闪烁体，可以把射线的能量转变成光能。
实验中采用含TI（铊）的NaI晶体作g射线的探测器。
通过查阅相关资料，我了解了g闪烁谱仪的基本工作原理以及整个的工作过程：
NaI（TI）闪烁探测器的结构如下图所示。
整个谱仪由探头（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等组成。
闪烁探测器由闪烁体、光电倍增管和相应的电子放大器件三个主要部分组成。
（1）闪烁体:
闪烁体是用来把射线的能量转变成光能的。
本实验中采用含TI（铊）的NaI晶体作射线的探测器。
（2）光电倍增管:
光电倍增管的结构如图2。
它由光阴极K、收集电子的阳极A和在光阴极与阳极之间十个左右能发射二次电子的次阴极D（又称倍增极、打拿极或联极）构成。
在每个电极上加上正电压，相邻的两个电极之间的电位差一般在100V左右。
当闪烁体放出的
光子打到光阴极上时，发生光电效应，打出的光电子被加速聚集到第一倍增极D1上，平均每个光电子在D1上打出3～6个次电子，增值后的电子又为D1和D2之间的电场加速，打到第二倍增极D2上，平均每个电子又打出3～6个次级电子，?
?
这样经过n级倍增以后，在阳极上就收集到大量的电子，在负载上形成一个电压脉冲。
（3）射极跟随器：
光电倍增管输出负脉冲的幅度较小，内阻较高。
一般在探头内部安置一级射极跟随器以减少外界干扰的影响，同时使之与线性放大器输入端实现阻抗匹配。
（4）线性放大器：
由于入射粒子的能量变化范围很大，线性放大器的放大倍数能在10～1000
倍范围图2百叶窗式光电倍增管示意图
内变化，对它的要求是稳定性高、线性好和噪声小。
开启实验仪器工作时射线通过闪烁体，闪烁体的发光强度与射线在闪烁体内损失的能量成正比，即入射线的能量越大，在闪烁体内损失能量越多，闪烁体的发光强度也越大。
当射线（如γ、β）进入闪烁体时，在某一地点产生次级电子，它使闪烁体分子电离和激发，退激时发出大量光子（一般光谱范围从可见光到紫外光，并且光子向四面八方发射出去）。
在闪烁体周围包以反射物质，使光子集中向光电倍增管方向射出去，当闪烁光子入射到光阴极上，就会产生光电子，这些光电子受极间电场加速和聚集，在各级打拿极上发生倍增（一个光电子最终可产生104～109个电子），最后被阳级收集。
大量电子会在阳极负载上建立起电信号，通常为电流脉冲或电压脉冲，然后通过起阻抗匹配作用的射极跟随器，由电缆将信号传输到电子学仪器中去。
由原子物理学中可知g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，如图3所示。
图3g射线与物质相互作用示意图
最终实现了能谱图样的输出如下：
图中的横坐标CH表示道数，与能量成正比，纵坐标表示强度，也就是射线的密集程度，与计数成正比。
显然多于实验产生了多个峰值，但是B/C/D这三个峰值的能量比较低，不适合我们记录，为了能够同时获得高能量以及大密集度的峰值我们选取最右端的峰值，也就是A峰。
这个峰我们又把它称为全能峰。
实验过程中要保证最终的峰值与图中A峰的CH（道数）尽量的接近，这样测得的结果才有实验价值。
正文：
实验设计方案：
实验所选用的仪器为相对论效应实验谱仪res-02型出厂编号0441放大器型号rs232
1、打开实验仪器，打开计算机。
取出放射源Cs和Co，开机预热二十分钟；把?
放射源137Cs放在先将放射源放入实验谱仪中适当的位置，调节放大倍数（大约是0.3），调节高压（700-900左右）。
转动实验谱仪上的手柄，使闪烁体的位置对准放射源，使射线能够刚好入射进入闪烁体。
注意，放射源放置时要紧靠通道，位置要正。
2、打开软件，设置扫描时间为300s，将坐标定到160chn，若全能峰不在160上，清除数据调整电压，直到在160上。
分别测
137Cs的全能谱并分析谱形。
利用多道数据处理软件对所
测得的谱形进行数处理，寻峰，半宽度记录，净面积记录，能量刻度，能量分辨率等数据。
3、把137Cs换成60Co，重复以上步骤；注意，扫描时间为500S，将坐标定到320chn.
4、然后将实验所得图像保留并打印；
5、关闭RS能偶仪的时候要先把仪器上的调节开关全部打到0档，并把数据调到0再关闭仪器的电源。
γ射线的吸收与物质吸收系数?
的测定
摘要：
本实验研究的主要是窄束?
射线在金属物质中的吸收规律。
测量γ射线在不同厚度的铅、铝中的吸收系数。
通过对γ射线的吸收特性，分析与物质的吸收系数与物质的面密度，厚度等因素有关。
根据已知一定放射源对一定材料的吸收系数来测量该材料的厚度。
关键词：
γ射线吸收系数?
60Co、137Cs放射源
引言：
γ射线首先由法国科学家P.V.维拉德发现，是继α、β射线后发现的第三种原子核射线。
原子核衰变和核反应均可产生γ射线。
γ射线具有比X射线还要强的穿透能力。
?
射线是处于激发态原子核损失能量的最显著方式，γ跃迁可定义为一个核由激发态到较低的激发态、而原子序数Z和质数A均保持不变的退激发过程。
γ射线是光子，光子会与被束缚在原子中的电子、自由电子、库伦场、核子等带电体发生相互作用。
不同能量的γ射线与物质的相互作用效果不同，为了有效地屏蔽γ辐射，需要根据物质对γ射线的吸收规律来选择合适的材料及厚度，反之，利用物质对γ射线的吸收规律可以进行探伤及测厚等。
因此研究不同物质对γ射线的吸收规律的现实意义非常巨大，如在核技术的应用与辐射防护设计和材料科学等许多领域都有应用。
正文：
1实验原理
1.1γ射线与带电体的作用原理
γ射线与带电体的相互作用会导致三种效应中的一种。
理论上讲，?
射线可能的吸收核散射有12种过程。
这些效应所释放的能量在10KeV到10MeV之间的只有三种，也就是基本上每种相互作用都产生一种主要的和吸收散射过程。
这三种主要过程是：
低能γ光子所有的能量被一个束缚电子吸收，核电子将其能量的一部分用来克服原子对它的束缚，成为光电子；其余的能量则作为动能，发生光电效应。
1.1.2康普顿效应：
γ光子还可以被原子或单个电子散射，当γ光子的能量（约在1MeV）大大超过电子的结合能时，光子与核外电子发生非弹性碰撞，光子的一部分能量转移给电子，使它反冲出来，而散射光子的能量和运动方向都发生了变化，发生康普顿效应。
1.1.3电子对效应：
若入射光子的能量超过1.02MeV，γ光子在带电粒子的库仑场作用下则可能产生正、负电子对，产生的电子对总动能等于γ光子能量减去这两个电子的静止质量能（2mc2=1.022MeV）
升级会员 