用闪烁谱仪测γ射线能谱.docx

1、用闪烁谱仪测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。0 A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E

2、z Bi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 Ee Ez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0.661 M eVoEc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

3、，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E i 1.17MeV、E 2 1.33MeV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E1 0.661MeV的光电峰位于A道，对应E2 1.17MeV的光

4、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

5、1、 调节550V共压稳定20分钟，直至峰值计数大于1000。2、 识别137 Cs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3.453.12.72.31.91.51.20.90.60.3光电峰道址535496457415372328295265234198由以上表格数据画出

6、两者的关系曲线如下:光电峰道眄550500- 450 - F*400 -3和_r300 r250 /厂r-200 /i lx*150-1_-_|_-_|_|_-_|_I_|_I_|_l放大倍教0 0 0.5 1 0 1 5 2.0 2 5 3.0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：2007 47 13:55 /Graphl (2454197)Lin ear Regressi on for Data1_B:Y 二 A + B * XParameter Value ErrorA 168.54063 1.07999B 106|38405 0.52293R SD N P0.

7、9999 1.68902 10 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137 Cs的两峰道址 探背散射峰：81 探测量的20个点:道址2040102224283380478553584617计数2192154316081277114499699010751027787道址667700718751772803838860890912计数659532814158110212538011161561166探 两个半高峰的道址：383, 112(1)计算能量刻度:由公式（1）:0.661 0.184 , e= =1.468keV406

8、81（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V 406(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2040102224283380478553584617计数2192154316081277114499699010751027787道址667700718751772803838860890912计数659532814158110212538011161561166(1)计算两峰的能量：由2所得结果：e=1.468keV则:E仁751 1.468ke

9、V=1.10MeVE2=860 1.468keV=1.26 MeV分析：光电峰2能量比光电峰1的能量高，(2)画出60 Co能谱图：道址4.由四个峰再求两个能量刻度值:1.17 0.66160 Co光电峰1与137Cs光电峰：U 1.475keV751 40660 亠* 137 1.33 0.18460Co光电峰2与137Cs背闪射峰：e2 1.471keV860 815 .作能量定标曲线。各峰的道址与计数值:素项目 137Cs60Co背闪射峰光电峰光电峰1光电峰2道址81406751860能量(Mev)0.1840.6611.171.33由上表得能量定标曲线为:0 200 40Q 6QQ 3

10、00 1000能量定标曲线 道址M尝)迥狂追下面为Origin线性拟合的结果：2007-4-7 15:10 /Graph2 (2454197)Lin ear Regressi on for Data3_B: Y 二 A + B * XParameter Value ErrorA0.062650.00101B0.00诫1.44414E-6RSDN P14.84035E-43 6.23721E-4易见，能量刻度|e (1.47 0.001)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: