NaI单晶γ能谱仪实验相关讨论
浙师大物理实验预习报告-NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪及γ射线能谱的测量
浙师大近代物理实验预习报告NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪及γ射线能谱的测量 γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定任希 物理081 08180123摘要：在了解了γ射线与物质相互作用的基本特性与多道脉冲幅度分析器在NaI （T1）单晶γ谱测量中的数据采集及其基本功能之后，我们将通过使用NaI （T1）γ闪烁谱仪，测量137Cs 和60Co 的γ能谱，并求出各项指标，分析谱形。
并且进一步了解窄束γ射线在物质中的吸收规律，并通过仪器测量了γ射线在不同物质中的吸收系数，通过对比不同物质的吸收系数，了解γ射线的性质。
关键词：NaI （T1）γ闪烁谱仪137Cs 、60Co γ能谱 吸收系数引 言γ射线是原子核能级跃迁的辐射，它是一种不含任何带点微粒、不受电场影响，并且穿透本领很强的特殊电磁波。
波长短于0.2埃的电磁波。
原子核由高能级向低能级跃迁时会放出γ射线。
它是一种波长极短的电磁波，其能量由原子核跃迁前后的能级差来表示，即υh E E E r =-=12。
射线与物质发生相互作用则产生次级电子或能量较低的γ射线。
我们将γ射线的次级电子按不同能量分别进行强度测量，从而得到γ辐射强度按能量的分布，即所谓“能谱”。
测量能谱的装置称为“能谱仪”。
本实验中主要应用NaI γ闪烁谱仪来测量γ射线的能谱。
正文：以下是本实验使用到的仪器： 1.闪烁探测器闪烁探测器有闪烁体、光电倍增管和相应的电子仪器三个主要部分组成。
归结起来，闪烁探测器的工作可分为五个相互联系的过程：(1).射线进入闪烁体，与之发生相互作用，闪烁体吸收带电粒子能量而使原子、分子电离和激发;(2).受激原子、分子退激时发射荧光光子；(3).利用反射物和光导体将闪烁光子尽可能多地收集到光电增管的光阴极上，由于光电效应，光子在光阴极上击出光电子；(4).光电子在光电倍增管中倍增，数量由一个增加到104~109个．电子流在阳极负载上产生电信号；(5).此电信号由电子仪器记录和分析。
新开近代物理实验讲义之一 -----NaI(T1)单晶 γ 能谱测量实验
新开近代物理实验讲义之一γ能谱测量实验-----NaI(T1)单晶γ能谱仪的简要工作原理一NaI(T1)单晶1、总体概述BH1324型微机γ多道谱仪系列的基本系统由碘化钠能谱探头、高压电源(HV)/线性放大器(AMP)、4096道模数变换器(ADC)、电脑串行接口RS-232及计算机等组成。
线性放大器将对从探测器输出的电脉冲信号进行适当的放大，然后再送入模数变换器(ADC)。
ADC的主要任务是把模拟量(电压幅度)变换为脉冲数码并对模拟量进行选择，变换出的脉冲数码经电脑接口送入计算机的一个特定内存区。
高压电源供给探测器所需高压及低压。
2、线性放大器整个放大器由输入缓冲器、第一级成形电路、第一级放大器、第二级成形器、第二级放大器、同相/反相器及输出缓冲器等六个部分组成。
两个缓冲器均为互补式射极跟随器，利用这种电路输入阻抗高，输出阻抗低的特点，使放大器的输入端与探头，输出端与ADC很好匹配，成形电路主要是为提高信噪比。
两个放大级均采用快速运算放大器LM318，每一级提供2倍、4倍和8倍的增益。
同相/反相器也由LM318集成运算放大器组成。
因为放大器输出总是接ADC，ADC输入信号要正极性，所以不管放大器输入极性如何，通过极性选择开关使输出信号为正极性。
3、模数变换器(ADC)本模数变换器是线性放电型ADC。
在幅度分析(PHA)时，微机通过串口接口给出启动电平，ADC即可工作。
在没有输入信号时，线性门开着，输入信号轻缓冲器、零点调节器、并通过线性门送到峰展宽器，输入信号向展宽器的记忆电容(CM)充电，当记忆电容的电压充电到输入信号的峰值后，展宽器的充电二级管截止，电容上的电荷保持着 (这就是所谓展宽器的意思) 。
如果输入信号在上下阈之间，快地址不产生溢出，在充放标志(CFB)脉冲产生后，将启动定相电路并关闭线性门，定相触发器(A7)的输出去控制线性放电，当记忆电容上的电压放到基线值时，展宽器因充电二级管导通而复原，此时充放标志也随之复原，并关闭时钟门。
NaI(Tl)单晶γ能谱仪实验探索-PPT精选文档
微机计数
1 实验原理 示波器
2019/5/2
近代物理实验 复旦大学物理实验中心
4
NaI(Tl) 单晶γ能谱仪实验
1. 能谱定性探究以及为能谱定标
2 实验内容
2019/5/2
6 s
近代物理实验 复旦大学物理实验中心
5
NaI(Tl) 单晶γ能谱仪实验
1. 利用Cs、Co为能谱仪定标
2 实验内容
2019/5/2
E 0 .0 0 1 4 7 R 0 .0 0 6 Me V
近代物理实验 复旦大学物理实验中心
6
NaI(Tl) 单晶γ能谱仪实验
3. 康普顿平台边缘的确定
能 量 从 0 到 E
在实验中，我们取下降起点A与谷底C的中 点B作为实验测量的康普顿平台端点。 E c 0 .0 0 1 4 7 3 2 8 0 .0 0 6 0 .4 7 6 M e VΔEEc c 0.4%
计数时间 原则上时间与测到的计数成正比关普顿平台边缘 在实验中总结发现实验与测量技巧，给出如何确定康普顿平台边缘。
2019/5/2
近代物理实验 复旦大学物理实验中心
11
感谢近代物理实验室各位老师的指导与帮助! 感谢实验伙伴的讨论与合作!
谢谢！
5. 质量吸收系数的确定
I e I0
lnIlnI0
得
0.093cm2 / g A 4.021025cm2
N0Z
2 实验内容
2019/5/2
近代物理实验 复旦大学物理实验中心
10
NaI(Tl) 单晶γ能谱仪实验
3 实验总结
提高实验质量所做的努力与改进
放射源 实验中采用多个放射源叠加的办法，使实验数据质量明显提高。
NaIT1单晶γ能谱仪试验07300300096郭丽芳NaIT1单晶γ能谱仪
NaI(T1)单晶γ能谱仪实验0730******* 郭丽芳摘要：本实验的重点是NaI(T1)单晶γ能谱仪的调整方法及γ能谱仪的调整方法及测量γ射线的能谱。
首先分析γ射线的能谱，然后测量谱仪的性能和标定它的能量定标曲线，最后用卡全能峰的方法求Pb对射线的质量吸收系数以及散射截面。
关键词：γ能谱图能量定标能量分辨率质量吸收系数散射截面一原理1 γ射线与物质相互作用的一般特性γ射线与物质相互作用时，可能产生三种效应：光电效应、康普顿散射效应及电子对效应。
这三种效应都将产生次级电子，如图1所示：图1 γ射线与物质相互作用的示意图在光电效应中，次级电子的能量为：E e=Eγ-E i≈Eγ=hν在康普顿散射效应中，反冲电子的能量为E e =αEγ(1-cosθ)/[1+α(1-cosθ)]式中α= Eγ/m0c2当θ从0到180°变化时，反冲电子的能量也从0到2αEγ/(1+2α)连续变化。
当γ光子的能量大于2 m0c2（即1.022MeV）时，γ光子在原子核或电子的库伦场的作用下，可能转化为正、负电子对。
由于正电子的寿命很短，当动能耗尽时便与物质原子的轨道电子发生湮没，与此同时产生两个运动方向相反、能量均为0.511MeV的γ光子。
2 γ能谱仪γ能谱仪由γ能谱探头（由闪烁体与光电倍增管组成）和电子仪器（包括射级跟随器、线性放大器、多道分析器）两部分组成，如图2所示：图2 NaI（T1）闪烁探测器示意图能谱仪的具体工作过程可以总结为一下几个步骤：(a) 射线进入闪烁体，与之发生相互作用，闪烁体吸收射线产生的次级电子能量而使闪烁体原子、分子电离和激发；(b) 激原子、分子退激时发射荧光光子；(c) 利用反射物和光导将荧光光子尽可能多地收集到光电倍增管的光阴极上，由于光电效应，光子在光阴极上击出光电子；(d) 光电子在光电倍增管中倍增，数量由一个增加到104~109个，电子流在阳极负载上产生电信号，输出电压脉冲，荧光光强与γ光子在闪烁体内消耗的能量成正比，而荧光光强又与光电倍增管阳极上输出的电压脉冲的幅度成正比，可以根据脉冲幅度确定γ光子的能量；(e) 阳极输出电压脉冲经射级跟随器后，输出到线性放大器，再输入到多道脉冲分析器，就可以看到能谱图。
[整理]NaI晶体谱仪及γ全能谱分析(338).
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中国石油大学 近代物理实验 实验报告 成 绩：班级：应用物理学09-2班 姓名：王国强 同组者：庄显丽 教师：NaI 晶体谱仪及γ全能谱分析【实验目的】1、了解闪烁探测器的结构、工作原理。
2、掌握NaI （Tl ）单晶γ闪烁能谱仪的几个性能指标和测试方法．3、观测及分析γ全能谱。
4、了解核电子学仪器的数据采集、记录方法和数据处理原理。
【实验原理】一、闪烁能谱仪测量γ能谱的原理闪烁能谱仪是利用某些荧光物质在带电粒子作用下被激发或电离后，能发射荧光（称为闪烁）的现象来测量能谱的。
这种荧光物质常称为闪烁体。
1、闪烁体的发光机制有机闪烁体包括有机晶体闪烁体、有机液体闪烁体和有机塑料闪烁体等。
最常用的无机晶体是铊激活的碘化钠单晶闪烁体，常记为NaI （Tl ），属离子型晶体。
在碘化钠晶体中掺入铊原子，其关键作用是可以在低于导带和激带的禁带中形成一些杂质能级。
这些杂质原子会捕获一些自由电子或激子到达杂质能级上，然后以发光的形式退激到价带，这就形成了闪烁过程的发光，而这种光因能量小于禁带宽度而不再被晶体吸收，不再会产生激发或电离。
这说明只有加入少量激活杂质的晶体，才能成为实用的闪烁体。
对于NaI （Tl ）单晶闪烁体而言，其发射光谱最强的波长是415 nm 的蓝紫光，其强度反映了进人闪烁体内的带电粒子能量的大小。
2、γ射线与物质的相互作用 γ射线光子与物质原子相互作用的机制主要有以下三种方式，如图9-1-1所示。
（1）光电效应当能量为E γ的入射γ光子与物质中原子的束缚电子相互作用时，光子可以把全部能量转移给某个束缚电子，使电子脱离原子束缚而发射出去，光子本身消失。
发射出去的电子称为光电子，这种过程称为光电效应。
发射光电子的动能为i e B E E -=γ （9-1-1）B i 为束缚电子所在壳层的结合能。
原子内层电子脱离原子后留下空位形成激发原子，其外部壳层的电子会填补空位并放出特征X 射线。
这种X 射线在闪烁体内很容易再产生一次新的光电效应，将能量又转移给光电子，所以闪烁体得到的能量是两次光电效应产生的光电子能量之和。
实验目的：NaI(Tl)单晶γ能谱仪
固定位置铅的质量吸收系数μ： 放射衰减公式 I=I0*exp(-με)=I0*exp（-μζx） 取对数lnI=lnI0-μζx 斜率为（-μζ） 又光电峰面积S正比于I， ∴ lnS 正比于 x，斜率为-μζ 对lnS=A+Bx 进行直线拟合，即可得μ=B/ζ
A=10.300 B=-0.09238 =0.99896 ∴μ=-B/ζ=(0.0920.001)
散射截面：
A 3.881025 cm2
n N0Z
Κ為吸收系数，n为散射中心截面
2.对不同位置源铅的质量吸收系数：
I=I0*exp(-με)=I0*exp（-μρN） I(iN)=I(i0)exp(-μNρ)
I(iM)=I(i0)exp(-μMρ)
∴I(iN)/ I(iM)= exp(-μ(M-N)ρ) 可推出
μ1=0.084；μ2=0.091； μ3=0.147；μ4=0.539；
以上数据对应： d1=1.70 cm； d2=2.30 cm； d3=4.08cm； d4=8.50 cm；
电压漂移对峰位的影响：
谢 谢！
实验目的：
Key words： γ射线， 能谱仪， 定标曲 线， 处理数据
实验原理：
一. γ射线与物质的相互作用 1.光电效应（电磁辐射，E=hν）
2.康普顿效应（非弹性碰撞，反冲电 子）
3.电子对效应 （2m0c2）
2. γ能谱仪：
3. γ能谱
4.能量分辨率
f p E
fp E
实验内容：
1.能谱仪定标 2.卡全能峰方法求铅对射线的质量吸收 系数 3.研究高压与探头分辨率的关系，对谱 峰位置的影响 4.研究内容3中不同高度源位置对实验结 果的影响
浙师大物理实验报告-NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪及γ射线能谱的测量
浙师大近代物理实验报告NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪及γ射线能谱的测量γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定任希物理081 08180123摘要：在了解了γ射线与物质相互作用的基本特性与多道脉冲幅度分析器在NaI（T1）单晶γ谱测量中的数据采集及其基本功能之后，我们通过使用NaI（T1）γ闪烁谱仪，测量137Cs 和60Co的γ能谱，并求出各项指标，分析谱形。
并且进一步了解窄束γ射线在物质中的吸收规律，并通过仪器测量了γ射线在不同物质中的吸收系数，通过对比不同物质的吸收系数，了解γ射线的性质。
关键词：NaI（T1）γ闪烁谱仪137Cs、60Coγ能谱吸收系数引言1896年法国物理学家H．贝可勒尔发现铀的放射性，以及1898年M．居里和P．居里发现钋和镭以后，人们开始认识到一类元素具有放射性，并陆续发现了其他放射性元素。
随着科技的不断进步发展，放射性元素最早应用的领域是医学和钟表工业。
后来放射性元素的应用更深入到人类物质生活的各个领域，例如核电站和核舰艇使用的核燃料，工业、农业和医学中使用的放射性标记化合物，工业探伤、测井（石油）、食品加工和肿瘤治疗所使用的某些放射源等。
由此可见放射性元素的价值所在。
在科研、工农业生产、医疗和环境保护等方面，应用γ射线的能谱测量技术，可以分析活化以后的物质中各种微量元素的含量。
但直接测量γ射线的强度是很困难的。
闪烁探测器是利用带电粒子转化成带电粒子对物质原子的激发，从而产生发光效应来探测射线的，它还能测量粒子强度和能量，由于具有探测效率高和分辨时间短等优点得到广泛应用。
正文：1.γ射线能谱的测量实验室所提供的仪器为NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪，其余素材包括Co和Cs两种放射源，还有Pb和Al两种测量吸收系数时所用的材料。
根据所提供的实验素材，首先我们需要测量Cs和Co的全能峰，即利用电脑软件画出以上两种元素的能谱图，全能峰的测量具有一定的意义，在能谱图左侧的高峰虽然有一定的量子数，但是其包含的能量太低，中间的峰虽然有一定的能量，但量子数太低，只有最右侧的全能峰具有一定的量子数和一定的能量，有研究的价值。
NaI(T1)单晶γ 能谱测量实验
新开近代物理实验讲义之一γ能谱测量实验-----NaI(T1)单晶γ能谱仪的简要工作原理一NaI(T1)单晶1、总体概述BH1324型微机γ多道谱仪系列的基本系统由碘化钠能谱探头、高压电源(HV)/线性放大器(AMP)、4096道模数变换器(ADC)、电脑串行接口RS-232及计算机等组成。
线性放大器将对从探测器输出的电脉冲信号进行适当的放大，然后再送入模数变换器(ADC)。
ADC的主要任务是把模拟量(电压幅度)变换为脉冲数码并对模拟量进行选择，变换出的脉冲数码经电脑接口送入计算机的一个特定内存区。
高压电源供给探测器所需高压及低压。
2、线性放大器整个放大器由输入缓冲器、第一级成形电路、第一级放大器、第二级成形器、第二级放大器、同相/反相器及输出缓冲器等六个部分组成。
两个缓冲器均为互补式射极跟随器，利用这种电路输入阻抗高，输出阻抗低的特点，使放大器的输入端与探头，输出端与ADC很好匹配，成形电路主要是为提高信噪比。
两个放大级均采用快速运算放大器LM318，每一级提供2倍、4倍和8倍的增益。
同相/反相器也由LM318集成运算放大器组成。
因为放大器输出总是接ADC，ADC输入信号要正极性，所以不管放大器输入极性如何，通过极性选择开关使输出信号为正极性。
3、模数变换器(ADC)本模数变换器是线性放电型ADC。
在幅度分析(PHA)时，微机通过串口接口给出启动电平，ADC即可工作。
在没有输入信号时，线性门开着，输入信号轻缓冲器、零点调节器、并通过线性门送到峰展宽器，输入信号向展宽器的记忆电容(CM)充电，当记忆电容的电压充电到输入信号的峰值后，展宽器的充电二级管截止，电容上的电荷保持着 (这就是所谓展宽器的意思) 。
如果输入信号在上下阈之间，快地址不产生溢出，在充放标志(CFB)脉冲产生后，将启动定相电路并关闭线性门，定相触发器(A7)的输出去控制线性放电，当记忆电容上的电压放到基线值时，展宽器因充电二级管导通而复原，此时充放标志也随之复原，并关闭时钟门。
实验六和实验七NaI(TI)闪烁谱仪及r能谱的测量+γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定
实验一NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪一．实验目的1．了解闪烁探测器的结构、原理。
2．掌握NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪的几个性能指标和测试方法。
3．了解核电子学仪器的数据采集、记录方法和数据处理原理。
二．实验内容1．学会NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪整套装置的操作、调整和使用，调试一台谱仪至正常工作状态。
2．测量137Cs、60Co的γ能谱，求出能量分辨率、峰康比、线性等各项指标，并分析谱形。
3．了解多道脉冲幅度分析器在NaI(Tl)单晶γ谱测量中的数据采集及其基本功能。
4．数据处理（包括对谱形进行光滑、寻峰，曲线拟合等）。
三．原理1．N aI(Tl)闪烁探测器①概述核辐射与某些物质相互作用会使其电离、激发而发射荧光，闪烁探测器就是利用这一特性来工作的。
下图是闪烁探测器组成的示意图。
首先简要介绍一下闪烁探测器的基本组成部分和工作过程。
闪烁探测器有闪烁体、光电倍增管和相应的电子仪器三个主要部分组成。
上图中探测器最前端是一个对射线灵敏并能产生闪烁光的闪烁体，当射线(如γ、 )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。
光电倍增管是一个电真空器件，由光阴极、若干个倍增极和阳极组成；通过高压电源和分压电阻使阳极、各倍增极和阴极间建立从高到低的电位分布。
当闪烁光子入射到光阴极上，由于光电效应就会产生光电子，这些光电子受极间电场加速和聚焦，在各级倍增极上发生倍增(一个光电子最终可产生104~109个电子)，最后被阳极收集。
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。
实用时常将闪烁体、光电倍增管、分压器及射极跟随器安装在一个暗盒中，统称探头；探头中有时在光电倍增管周围包以起磁屏蔽作用的屏蔽筒(如本实验装置)，以减弱环境中磁场的影响；电子仪器的组成单元则根据闪烁探测器的用途而异，常用的有高、低压电源，线性放大器，单道或多道脉冲分析器等。
NaI单晶TLγ能谱仪实验及相关讨论
NaI单晶(TL)γ能谱仪实验及相关讨论摘要：本实验通过对NaI单晶(TL) γ能谱仪的了解和熟悉，掌握其定标和调整方法，并测量放射源的γ能谱，用卡全能峰的方法计算Pb对射线的质量吸收系数以及散射截面。
关键词：NaI单晶γ能谱仪能量分辨率质量吸收系数散射截面一、引言测量γ射线的强度和能量是核辐射探测的一个重要方面。
在核物理研究中，测量原子核的激发能级、研究核衰变纲图、测定短的核寿命及进行核反应实验等，都需要测量γ射线。
在放射性同位素的工业、农业、医疗和科学研究的各种应用中也经常使用γ射线和要求进行γ射线的各种测量。
NaI(TL)单晶是以NaI为基质材料掺以适当浓度的TL生长而成的闪烁晶体材料。
材料对闪烁光无明显的自吸收，并对X射线和γ射线具有很高的分辨率。
在所有可供使用的闪烁晶体中, NaI是应用最广泛的材料。
广泛应用于核医学、矿井探测、环境监测、高能物理和其它方面。
二、实验目的掌握NaI(Tl)单晶γ能谱仪的调整方法，测量γ射线的能谱，测量能谱仪的性能和标定其能量定标曲线，并利用定标曲线进行一系列实验，掌握运用个人计算机处理能谱数据的方法。
三、实验原理γ光子是不带电的中性粒子，因此它与物质的相互作用与带电粒子有显著的差别。
带电粒子与物质相互作用时，与物质原子的核外电子的非弹性碰撞是主要的能量交换过程，每一次碰撞所转移的能量是很小的，经过许多次碰撞后逐渐损失能量。
γ射线与物质的相互作用主要有三种方式：光电效应，康普顿散射和电子对效应。
(1)光电效应入射γ粒子把能量全部转移给原子中的束缚电子，而把束缚电子打出来形成光电子。
由于束缚电子的电离能E i一般远小于入射γ射线能量Eγ，所以光电子的动能近似等于入射γ射线的能量E光电＝Eγ－E i≈Eγ(2)康普顿散射设入射γ光子能量为hν，散射光子能量为hν′，则反冲康普顿电子的动能：Ee＝hν－hν′康普顿散射后散射光子能量与散射角θ的关系为其中即为入射γ射线能量与电子静止质量所对应的能量之比。
NaI单晶γ闪烁谱仪实验报告
道数
能量（Mev）
329.45
1.33
289.71
1.17
160.24
0.662
经典力学：
量子力学：
3.应用定标曲线，找出 的γ能谱康普顿峰计数一半处的道数，求电子能量与理论值比较。
半峰位道数为130ch，根据y=0.00394x+0.02992，得能量E=0.542MeV。
反散射电子动能：
Ek(MeV)
E1(MeV)
E2(MeV)
相对论Pc理论值（MeV）
经典Pc理论值（MeV）
百分差（%)
65.74
17.60
0.03800
0.7423
0.2889
0.3867
0.3990
0.7530
0.6386
1.4
127.12
20.30
0.05150
1.0061
0.5308
0.6263
0.6373
6.用γ放射源进行能量定标时，为什么不需要对γ射线穿过220μm厚的铝膜时进行“能量损失的修正”？
γ射线在空气中的损失可以忽略不计，因此不需要修正，而β粒子需要真空条件，因此要用铝膜隔绝空气。
7.为什么用γ放射源进行能量定标的闪烁探测器可以直接用来测量β粒子的能量？
得到的道数与能量关系图本身是由 、 获得的，证明与何种粒子无关，故可以直接测量β粒子。
4.观察狭缝的定位方式，试从半圆聚焦β磁谱仪的成象原理来论证其合理性。
快速电子在磁场作用下受洛仑磁力作圆周运动，狭缝的定位对应不同半径的电子，可获得其有不同能量的电子。
5.本实验在寻求P与△X的关系时使用了一定的近似，能否用其他方法更为确切地得出P与△X的关系？
NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪及γ射线能谱的测量
NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪及γ射线能谱的测量【摘要】本实验通过对NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪对γ射线的能谱进行测量，了解NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪的结构、原理与特性；掌握NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪的操作和使用方法。
鉴定谱仪的能量分辨率与线性；并通过对Cs 137和Co 60 放射源γ能谱的测量，加深对γ射线与物质相互作用的理解。
【关键词】NaI(Tl)闪烁探测器 能谱 吸收系数【正文】核辐射与某些物质相互作用会使其电离、激发而发射荧光，闪烁探测器就是利用这一特性来工作的。
当核辐射的能量全部耗尽在闪烁体内时，探测器输出脉冲幅度与入射粒子能量成正比，因此可以根据对脉冲幅度谱的分析来测定核粒子的能谱。
NaI(Tl)单晶γ能谱仪由以下单元组成：闪烁探头(包括NaI(Tl)晶体和光电倍增管)，高压电源，线性放大器，脉冲幅度分析器(分为单道分析器和多道分析器)。
闪烁探测器的工作可分为五个相互联系的过程：1. 射线进入闪烁体，与之发生相互作用，闪烁体吸收带电粒子能量而使原子、分子电离和激发；2. 受激原子、分子退激时发射荧光光子；3. 利用反射物和光导将闪烁光子尽可能多地收集到光电倍增管的光阴极上，由于光电效应，光子在光阴极上击出光电子；4. 光电子在光电倍增管中倍增，数量由一个增加到104~109个，电子流在阳极负载上产生电信号；5. 此信号由电子仪器记录和分析。
闪烁探测器可将入射粒子的能量转换为电压脉冲信号，而信号幅度大小与入射粒子能量成正比。
因此只要测到不同幅度的脉冲数目，也就得到了不同能量的粒子数目。
由于γ射线与物质相互作用机制的差异，从探测器出来的脉冲幅度有大有小，单道就起到从中“数出”某一幅度脉冲数目的作用。
单道里有一个甄别电压V 0（此电压可以连续调节），称为阈值，它就象一道屏障一样，将所有低于V 0的信号都挡住了，只有大于V 0的信号才能通过。
但这样只解决了一半问题，因为在通过的信号中实验者只知道它们都比V 0高，具体的幅度还是不能确定。
实验五 NaI(Tl)单晶γ能谱的认识与分析
实验五 NaI(Tl)单晶γ能谱的认识与分析一 实验目的1. 初步认识几种放射性核素在NaI （T1）谱仪中形成的γ能谱；2. 了解数字化多道谱仪系统（Ispeter 2000）以及NaI （T1）谱仪系统的特点，并学会操作使用该系统；3. 掌握测量和分析天然放射性（40-K 、226-Ra 、232-Th ）水平的原理和方法；二 实验器材NaI （T1）闪烁探测器、铅室、Ispeter 2000数字化多道谱仪、环境放射性标准样品，137-Cs 源，计算机。
三 实验原理利用碘化钠晶体和光电倍增管组成的闪烁计数器，把具有一定能量的光子变为电脉冲，且输出的脉冲幅度与入射光子能量成正比。
通过对脉冲幅度的分析，从而得到光子能量的分布，这就是γ能谱仪进行能谱分析的基本原理。
但是用γ能谱仪测得的放射源的γ谱，与放射源产生的起始γ谱有很大差别，这种由能谱仪测量得到的、被复杂化的核辐射原始线谱称为仪器谱。
放射性核素与辐射的能量间存在一一对应关系，辐射的含量与能量的强度存在正比关系。
在γ射线与闪烁体发生光电效应时，γ射线产生的光电子动能给出为：i e B E E -=γ其中，i B 为K 、L 、M 等壳层中电子的结合能。
在γ射线能区，光电效应主要发生在K 壳层。
此时，K 壳层留下的空穴将为外层电子所填补，跃迁时将放出X 光子，其能量为X E 。
这种X 光子在闪烁晶体内很容易再产生一次新的光电效应，将能量又转移给光电子。
因此闪烁体得到的能量将是两次光电效应产生的光电子能量和：γγE E B E E X i =+-=)(所以，由光电效应形成的脉冲幅度就直接代表了γ射线的能量。
在康普顿效应中，γ光子把部分能量传递给次级电子，而自身则被散射。
反冲电子动能为)cos 1(120θγγ-+=E cm E E e散射光子的散射角为θ；20c m 为电子静止能量（0.511MeV ）。
为方便起见上式可近似写成：)cos 1(211θγγ-+≈E E E e散射光子能量也可近似写成：)cos 1(21θγγγ-+≈E E E （1）当θ=180°时，即光子向后散射，称为反散射光子。
NaI(Tl)闪烁谱仪测γ射线能谱.
关于实验中一些问题的讨论 姓名:莫蕴华
学号:11020326 指导教师：陆景彬
NaI(Tl)闪烁探测器优点
闪烁谱仪是利用利用某些物质在射线作用下会发光的特性 来探测射线的仪器.它既能探测各种类型的带电粒子,又能 探测中性粒子;既能测量粒子强度,又能测量粒子能量;且探 测效率高,分辨时间短.在核物理实验中得到广泛应用.
G-M计数器只能用于测定辐射粒子的数目而不能分辨粒子 的种类.但其设备简单使用方便,造价低廉.仍有一席之地.
2
实验所要求内容
• 高压对能量分辨率的影响 • 高压对线性关系的影响
结论
当电压较高时能量分辨率较好 当电压较低时能量分辨率较差 当电压较高时线性关系较好 当电压较低时线性关系较差
实验中所发现问题的讨论
参考文献
近代物理实验 晏于模 王魁香 吉林大学出版
光学 赵凯华
高等教育出版社
原子物理 褚圣麟 高等教育出版社
利用线性定标分析未知源 NaI(Tl)晶体测谱中存在的缺点 实际C11、O15、N18、F18等）标识的试剂投入病人体内， 发射出的正电子同体内结合时，放出淬灭γ线，用光电倍增管进行计 数，用计算机作成体内正电子同位素分布的断层画面，这种装置称为 正电子CT。 γ相机 将放射性同位素标定试剂注入病人体内，通过γ相机可以得到断层图 象，来判别病灶。从闪烁扫描器开始，经逐步改良，γ相机的性能得 到快速的发展。光电倍增管通过光导和大面积NaI（Tl）组合成探测 器 石油测井应用 石油测井中用以确定石油沉积位置以及储量等。内藏放射源、光电倍 增管和闪烁体的探头进入井中，分析放射源被散射的以及地质结构中 的自然射线，判断油井周围的地层类型及密度。
NaI单晶γ能谱仪实验探索
线性放大器
闪烁体
多道脉冲 分析器
放射源
微机计数
1 实验原理 示波器
2019/9/15
近代物理实验 复旦大学物理实验中心
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NaI(Tl) 单晶γ能谱仪实验
1.Байду номын сангаас能谱定性探究以及为能谱定标
2 实验内容
2019/9/15
6 s
近代物理实验 复旦大学物理实验中心
5
NaI(Tl) 单晶γ能谱仪实验
1. 利用Cs、Co为能谱仪定标
NaI(Tl)单晶γ能谱仪实验的探索
李博 06300190063 复旦大学物理学系 2009年6月18日
NaI(Tl) 单晶γ能谱仪实验
Outline 1 实验原理 2 实验内容
a 得到能谱 b 利用能谱 c 改进能谱
3 实验总结
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Outline
近代物理实验 复旦大学物理实验中心
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5. 质量吸收系数的确定
I e I0
lnIlnI0
得
0.093cm2 / g A 4.021025cm2
N0Z
2 实验内容
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近代物理实验 复旦大学物理实验中心
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NaI(Tl) 单晶γ能谱仪实验
3 实验总结
提高实验质量所做的努力与改进
放射源 实验中采用多个放射源叠加的办法，使实验数据质量明显提高。
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近代物理实验 复旦大学物理实验中心
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NaI(Tl) 单晶γ能谱仪实验
4. Pb对γ能谱的吸收
2 实验内容
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近代物理实验 复旦大学物理实验中心
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实验三、用NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪辨识未知源
实验三 用NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪辨识未知源一. 实验目的1、了解闪烁谱仪的工作原理，学习调整闪烁谱仪的实验技术。
2、掌握测谱技术及分析简单γ能谱的方法。
3、掌握谱仪能量分辨率及能量线性的测量方法。
4、学习谱仪应用的实例——辨别未知源的方法。
二. 实验内容1、熟悉线性放大器与单道脉冲幅度分析器，以及计算机多道脉冲幅度分析器的使用，调整谱仪至正常工作状态。
2、选择合适实验条件，用单道测量137Cs 的γ能谱，确定单道系统的能量分辨率。
3、利用多道脉冲幅度分析器测量137Cs 源及60Co 源的全谱；刻度谱仪能量线性，确定能量分辨率、峰康比；对137Cs 的γ能谱进行谱形分析并与理论比较。
4、测量未知源的γ能谱，确定峰位的能量，进而辨别未知源。
5、 比较NaI 和BGO 两种不同闪烁体的性能。
三. 实验原理1、 NaI(T1)单晶γ谱仪简介NaI(T1)单晶闪烁谱仪由一块NaI(T1)闪烁体、光电倍增管、射极输出器和高压电源以及线性脉冲放大器、单道脉冲幅度分析器(或多道分析器)定标器等电子学设备组成，示意图见图3-1。
图3-1 Nal(T1)闪烁谱仪装置示意图光电 倍增管闪烁体射极 输出 器线性脉冲 放大器单道脉冲幅度分析器多道脉冲 幅度分析器自动 定标器高压电源示波器源γ射线入射闪烁体内，产生次级电子，使闪烁体内原子电离、激发后产生荧光。
这些光信号被传输到光电倍增管的光阴极，经光阴极的光电转换和倍增极的电子倍增作用而转换成电脉冲信号，它的幅度正比于该次级电子能量，再由所连接的电子学设备接受放大、分析和记录。
NaI(T1)单晶γ谱仪测量γ射线的过程由图3-2示说明。
图3-2 γ射线和闪烁体交互作用至光电倍增管阳极形成电流脉冲的示意图这种谱仪对γ射线的探测效率高、分辨时间短、价格相对便宜。
可用来测量射线的通量密度，也可用来对辐射进行能量分析，在核物理研究及核技术应用的各领域中广泛使用。
2、 单能γ谱的谱形分析方法谱仪测得的是脉冲数按幅度的分布，即脉冲幅度谱，简称脉冲谱，一般提到谱仪测得γ谱均系指此脉冲谱。
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γ能谱仪
实验装置包括NaI(Tl)闪烁探头、 NIM（Nuclear Instrument Module)机箱、高压电源、低压电源、线性放大器，脉冲多道幅度 分析器，示波器，电脑及放射源等
能谱仪的定标
(1)利用137Ｃｓ的一个光电峰和60Ｃｏ的 两个光电峰对能谱仪定标：
谱仪的测量范围设为0~1.5MeV 137Ｃｓ全能峰为0.662MeV 所以应在 道 调节增益和高压电源电压将全能峰定在 452道上。此后就不要再调节增益和高 压电源电压了
NaI单晶γ能谱仪实验相关讨论
光信息科学与技术 项晓辰 06300720373
实验目的
掌握NaI(Tl)单晶γ 能谱仪的调整方法及 测量γ 射线的能谱 标定能谱仪的能量定标曲线 利用定标曲线进行一系列实验
实验原理
γ射线与物质的相互作用主要是:
光电效应、 康普顿散射 正、负电子对产生
光电效应
Ｅ光电＝Ｅγ－Ｅ1≈Ｅγ
束缚电子的电离能Ｅ1一般远 小于入射γ射线能量Ｅγ
康普顿散射
反冲康普顿电子的动能： Ｅe＝ｈν－ｈν′
散射光子能量
入射γ光子能量
康普顿散射
康普顿散射后散射光子能量与散射角θ 的关系为
式中 ，即为入射γ射线能量与 电子静止质量所对应的能量之比。
康普顿散射
当θ＝０时ｈv’＝ｈv，这时Ee＝０，即 不发生散射； 当θ＝１８０°时，散射光子能量最小， 它等于ｈv／（１＋２α），这时康普顿 电子的能量最大为 康普顿电子能量是连续分布的，在０至 之间变化
正、负电子对产生
。当γ射线能量超过２ｍ0ｃ2时，γ光子 受原子核或电子的库仓场的作用可能转 化成正、负电子对 在物质中正电子的寿命是很短的，当它 在物质中消耗尽自己的动能，便同物质 原子中的轨道电子发生湮没反应而变成 一对能量各为0.511ＭｅＶ的γ光子。
能谱仪的定标
（2）采样得到光电峰分别对应Ｃｏ 60Ｃｏ
对应道址 452 786.9 891.3
峰 能 量 （MeV） 0.662 1.17 1.33
经origin拟合后得到直线方程：
误差产生的原因为：软件寻峰不精确
对实验的改进建议