核数据处理b_001.pdf
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成都理工大学马英杰核数据处理第三章第三章谱数据处理谱数据处理-11成都理工大学成都理工大学核自学院核自学院成都理工大学马英杰谱数据处理谱数据处理谱数据处理谱数据处理前言前言前言前言?
任务任务?
确定各种射线的能量确定各种射线的能量?
对一定能量的射线所产生的信号进行分析对一定能量的射线所产生的信号进行分析确定产生该射线的核素或元素确定产生该射线的核素或元素（定量分析）（定量分析）确定核素的确定核素的活度活度或元素的或元素的含量含量（定性分析）（定性分析）成都理工大学马英杰谱数据处理谱数据处理谱数据处理谱数据处理前言前言前言前言?
核辐射测量仪器的组成核辐射测量仪器的组成核辐射探测器核辐射探测器前置电路前置电路线性脉冲放大器线性脉冲放大器积分甄别器积分甄别器率计电路率计电路计数器计数器脉冲幅度分析器脉冲幅度分析器辅助电路辅助电路计数器计数器多道脉冲幅度分析器多道脉冲幅度分析器接口电路接口电路计算机系统计算机系统应用软件应用软件高压电源高压电源低压电源低压电源（a）（b）（c）（a）总量测量仪器（b）能谱测量仪器（c）全谱测量仪器成都理工大学马英杰谱数据处理谱数据处理谱数据处理谱数据处理前言前言前言前言?
核辐射测量所得的数据核辐射测量所得的数据?
全谱测量仪器（多道能谱仪）全谱测量仪器（多道能谱仪）?
所测得的数据：
所测得的数据：
?
一条谱线?
几百或几千个计数值（数组）?
所需的数据处理：
所需的数据处理：
?
谱数据处理-多个累计计数（面积）、含量、活度等量值?
预处理（数据的检验、选择、转换等）?
统计分析?
成图成像成都理工大学马英杰谱数据处理谱数据处理谱数据处理谱数据处理前言前言前言前言A/D转换器将脉冲下降沿时的模拟电压转换为数字量转换器将脉冲下降沿时的模拟电压转换为数字量tt1t2t3t4t5t6t7模拟信号模拟信号信号幅度信号幅度时间时间数字信号数字信号t1t2t3t4t5t6t7A/D转换命令转换命令计算机屏幕计算机屏幕28656105?
ADC转换数据采集原理转换数据采集原理成都理工大学马英杰谱数据处理谱数据处理谱数据处理谱数据处理前言前言前言前言?
全谱测量（多道脉冲幅度分析器）全谱测量（多道脉冲幅度分析器）?
元素（核素）放出射线（射线能量元素（核素）放出射线（射线能量E0）?
射线与探测器作用，损失能量射线与探测器作用，损失能量E?
该能量该能量E被转换成电脉冲信号被转换成电脉冲信号v，其脉冲幅度，其脉冲幅度V正比于正比于E?
脉冲信号脉冲信号v经经AD转换，成道址转换，成道址ch，正比于，正比于V?
所以所以ch正比于正比于E成都理工大学马英杰谱数据处理谱数据处理谱数据处理谱数据处理前言前言前言前言?
全谱测量（多道脉冲幅度分析器）全谱测量（多道脉冲幅度分析器）数字信号时间t脉冲信号v161716892161616161825161789162161618162516地址单元存储器2160-1250-1180-1170-1160-1-23-4-590-180-1成都理工大学马英杰谱数据处理谱数据处理谱数据处理谱数据处理前言前言前言前言?
全谱测量全谱测量?
计算机屏幕计算机屏幕地址单元存储器2160-1250-1180-1170-1160-1-23-4-590-180-1道址ch脉冲幅度V计数08916171825216成都理工大学马英杰谱数据处理谱数据处理谱数据处理谱数据处理前言前言前言前言?
全谱测量（多道脉冲幅度分析器）全谱测量（多道脉冲幅度分析器）?
元素（核素）元素（核素）能量能量脉冲幅度（电压）脉冲幅度（电压）道址道址?
Cs-137,661keV;Fe-55,5.989keV元素（核素）能量脉冲（电压）幅度道址元素（核素）能量脉冲（电压）幅度道址计数（个数）计数（个数）成都理工大学马英杰谱数据处理谱数据处理谱数据处理谱数据处理前言前言前言前言?
核辐射测量的特点核辐射测量的特点?
1.核辐射是核衰变的产物核辐射是核衰变的产物?
原子核自发的发生核结构的变化，由一个元素的原子核转变为另一个元素的原子核，同时伴随放射出粒子或电磁辐射的现象。
称为放射性衰变原子核自发的发生核结构的变化，由一个元素的原子核转变为另一个元素的原子核，同时伴随放射出粒子或电磁辐射的现象。
称为放射性衰变?
放出的粒子放出的粒子:
粒子、粒子、辐射、碎片、特征粒子、粒子、辐射、碎片、特征X射线等射线等?
2.核辐射的能量具有特征性核辐射的能量具有特征性?
某核素放出的射线（粒子、辐射、特征某核素放出的射线（粒子、辐射、特征X射线）一定具有某种特定能量；射线）一定具有某种特定能量；?
如果探测到某种能量的辐射，一定存在某种核素。
如果探测到某种能量的辐射，一定存在某种核素。
?
即：
放射性即：
放射性核素核素与辐射的与辐射的能量能量间存在一一对应关系间存在一一对应关系（定性定性）?
3.核素的核素的含量含量与特征辐射的与特征辐射的强度强度存在正比关系存在正比关系（定量定量）成都理工大学马英杰谱数据处理谱数据处理谱数据处理谱数据处理前言前言前言前言?
核辐射能量具有特征性核辐射能量具有特征性?
K俘获K俘获例：
例：
1.26*101.26*1099年年ee1.32MeV1.32MeV11%11%89%89%1.461MeV基态1.461MeV基态基态基态K4019Ar4018Ca4020成都理工大学马英杰谱数据处理谱数据处理谱数据处理谱数据处理前言前言前言前言?
核辐射能量具有特征性核辐射能量具有特征性?
同质异能跃迁同质异能跃迁例：
激发态例：
激发态0.059MeV,0.059MeV,99.7%99.7%1.54MeV1.54MeV0.31MeV0.31MeV0.3%0.3%1.17MeV1.17MeV1.33MeV基态1.33MeV基态Co6027Ni6028成都理工大学马英杰谱数据处理谱数据处理谱数据处理谱数据处理前言前言前言前言?
放射性放射性核素核素与辐射的与辐射的能量能量间存在一一对应关系间存在一一对应关系?
1）铀系）铀系射线射线射线射线核素核素能量能量（MeV）几率几率能量能量（MeV）U-2384.1850.1870.048Th-234-0.1480.093Ra-2264.7610.0120.184Rn-2225.4820.000640.51Po-2186.002-0.3770.352Pb-214-0.1890.2950.0522.2040.1631.7640.1661.120Bi-214-0.4710.609成都理工大学马英杰谱数据处理谱数据处理谱数据处理谱数据处理前言前言前言前言?
放射性放射性核素核素与辐射的与辐射的能量能量间存在一一对应关系间存在一一对应关系?
2）钍系）钍系射线射线射线射线核素核素能量能量（MeV）几率几率几率几率能量能量（MeV）Th-2323.9930.1970.06Ra-2245.6770.0300.241Rn-2206.282-Po-2166.774-Pb-2120.4700.239Bi-2126.0510.337Po-2128.7850.6630.3372.620Tl-2080.2930.583成都理工大学马英杰谱数据处理谱数据处理谱数据处理谱数据处理前言前言前言前言?
放射性放射性核素核素与辐射的与辐射的能量能量间存在一一对应关系间存在一一对应关系?
3）不成系列的天然放射性核素的射线谱）不成系列的天然放射性核素的射线谱?
K-401.46MeVT=1.3X109a?
4）人工放射性核素的射线谱）人工放射性核素的射线谱?
Cs-1370.66MeVT=30a?
Co-601.17MeVT=5.25a?
1.33MeV?
特点：
核辐射的特点：
核辐射的原始谱原始谱是是线谱线谱成都理工大学马英杰谱数据处理谱数据处理谱数据处理谱数据处理前言前言前言前言?
仪器谱仪器谱以以NaI谱仪为例谱仪为例?
定义：
由能谱仪器测量得到的、被复杂化的核辐射原始线谱，称为定义：
由能谱仪器测量得到的、被复杂化的核辐射原始线谱，称为仪器谱仪器谱。
?
线谱变成了具有线谱变成了具有高斯分布高斯分布特征的形状特征的形状特点之一特点之一?
具有单一能量的线谱，变成连续谱-特点之二元素（核素）能量脉冲（电压）幅度道址计数（个数）成都理工大学马英杰谱数据处理谱数据处理谱数据处理谱数据处理前言前言前言前言?
原因：
伽玛射线与物质的相互作用原因：
伽玛射线与物质的相互作用?
光子与核外电子的作用光子与核外电子的作用?
瑞利散射瑞利散射弹性散射弹性散射?
康普顿散射康普顿散射非弹性散射非弹性散射?
光电效应光电效应束缚电子吸收全部光子能量逃离原子束缚电子吸收全部光子能量逃离原子?
光子与核或核外电子库仑场的作用光子与核或核外电子库仑场的作用?
电子对的生成电子对的生成形成正负电子对形成正负电子对?
德尔布茹克散射或核的势散射德尔布茹克散射或核的势散射弹性散射弹性散射?
光子与原子核（或单个核子）的作用光子与原子核（或单个核子）的作用?
汤姆逊散射汤姆逊散射弹性散射弹性散射?
共振散射共振散射非弹性散射非弹性散射?
光致分裂或核的光效应光致分裂或核的光效应光子能量被吸收引起光核反应光子能量被吸收引起光核反应大于总几率的大于总几率的99%成都理工大学马英杰谱数据处理谱数据处理谱数据处理谱数据处理前言前言前言前言?
原因（连续谱）：
原因（连续谱）：
?
伽玛射线与物质的相互作用（三大效应）伽玛射线与物质的相互作用（三大效应）?
光电效应光电效应?
康普顿散射（康普顿康普顿散射（康普顿吴有训效应）吴有训效应）?
电子对效应电子对效应成都理工大学马英杰谱数据处理谱数据处理谱数据处理谱数据处理前言前言前言前言?
三大效应的几率分布三大效应的几率分布?
在在低能低能与与高原子序数高原子序数Z的物质范围内，光电效应占优势的物质范围内，光电效应占优势?
在在中能中能与与任何任何Z值物质的范围内，康普顿散射占优势值物质的范围内，康普顿散射占优势?
在在高能高能与与高高Z物质的范围内，电子对生成占优势。
物质的范围内，电子对生成占优势。
成都理工大学马英杰谱数据处理谱数据处理谱数据处理谱数据处理前言前言前言前言?
伽玛射线与物质的相互作用（三大效应）伽玛射线与物质的相互作用（三大效应）?
光电效应：
光电效应：
?
把全部能量交给壳层电子，射线消失，产生光电子。
把全部能量交给壳层电子，射线消失，产生光电子。
?
，：
电子的结合能。
产生的峰叫光电峰，或全能峰。
，：
电子的结合能。
产生的峰叫光电峰，或全能峰。
?
如如137Cs的射线能量为的射线能量为661keV，产生的全能峰的能量也是，产生的全能峰的能量也是661keV。
=0hEph成都理工大学马英杰谱数据处理谱数据处理谱数据处理谱数据处理前言前言前言前言?
伽玛射线与物质的相互作用（三大效应）伽玛射线与物质的相互作用（三大效应）?
康普顿散射（康普顿康普顿散射（康普顿吴有训效应）：
吴有训效应）：
?
射线损失一部分能量并改向，产生反冲电子。
形成康普顿平台及反散射峰。
射线损失一部分能量并改向，产生反冲电子。
形成康普顿平台及反散射峰。
?
如如137Cs的反散射峰能量：
的反散射峰能量：
）cos1（51.0100+=hhEe51.0）cos1（100+=hhEkeVhhE18451.0661*2166151.02100180=+=+=成都理工大学马英杰谱数据处理谱数据处理谱数据处理谱数据处理前言前言前言前言?
伽玛射线与物质的相互作用（三大效应）伽玛射线与物质的相互作用（三大效应）?
光电效应光电效应?
康普顿散射（康普顿康普顿散射（康普顿吴有训效应）吴有训效应）反散射峰康普顿平台道址（E）全能峰，光电峰X射线成都理工大学马英杰谱数据处理谱数据处理谱数据处理谱数据处理前言前言前言前言?
全能峰：
全能峰：
?
光电效应：
光电子的贡献：
光电子能量近似等于入射射线能量光电效应：
光电子的贡献：
光电子能量近似等于入射射线能量?
康普顿效应：
康普顿效应：
?
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