γ射线闪烁体探测器响应函数模型研究
Nal(Tl) γ闪烁谱仪及γ射线能谱的测量
近代物理实验报告学院数理与信息工程学院班级物理092姓名艾合买提江学号09180218时间 2011年9月26日Nal(Tl) γ闪烁谱仪及γ射线能谱的测量摘要：放射性物质含有许多不稳定的原子。
这些源自在核衰变时辐射出α，β，γ射线和中子流等，并且都具有一定的能量。
γ射线是原子核从激发态跃迁到较低能态或基态时所产生的一种辐射。
它是一种波长极短的电磁波，其辐射能量标示为Εr=Εi-Εf=hv,其中Εi和Εf分别为原子核所处的未态和初态的能量。
V是γ射线光子的频率。
本实验将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，即所谓能谱关键字：Υ射线能谱物质吸收系数μ光电效应康普顿效应电子对效应引言：原子核由高能级向低能级跃迁时会辐射射线，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：射线与物质发生相互作用则产生次级电子或能量较低的射线，将射线的次级电子按不同能量分别进行强度测量，从而得到辐射强度按能量的分布，即为“能谱”。
测量能谱的装置称为“能谱仪”。
闪烁探测器是利用带电粒子或非带电粒子与某些物质的相互作用下转化成为带电粒子对物质原子的激发，从而会产生发光效应的特性来测量射线的仪器。
它的主要优点是即能测量各种类型的带电粒子，又能探测中性粒子；即能测量粒子强度，又能测量粒子能量；并且探测效率高。
γ射线，又称γ粒子流，是原子核能级跃迁蜕变时释放出的射线，是波长短于0.2埃的电磁波。
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射线的波长比X射线要短，所以γ射线具有比X射线还要强的穿透能力。
当γ射线通过物质并与原子相互作用时会产生光电效应、康普顿效应和正负电子对三种效应。
原子核释放出的γ光子与核外电子相碰时，会把全部能量交给电子，使电子电离成为光电子，此即光电效应。
由于核外电子壳层出现空位，将产生内层电子的跃迁并发射X射线标识谱。
,γ能谱测量方法
γ能谱测量是一种用于分析和测量γ射线的能量和强度分布的方法。
以下是几种常见的γ能谱测量方法：
1.闪烁体探测器（Scintillation Detector）：该方法使用具有闪烁性质的物质作为探测器，
当γ射线通过闪烁体时，会产生光闪烁。
这些闪烁信号被转换为电信号，并通过放大和处理后，形成γ能谱。
2.半导体探测器（Semiconductor Detector）：半导体探测器利用半导体材料的特性来测量
γ射线的能量。
当γ射线与半导体相互作用时，会产生电子-空穴对。
通过测量这些电荷对的移动和收集，可以得到γ能谱。
3.多道分析器（Multichannel Analyzer）：多道分析器是一种将不同能量范围内的γ射线
分离并计数的设备。
它通常与闪烁体或半导体探测器一起使用。
多道分析器将接收到的信号根据能量进行离散化，并将其对应到不同的道址上，形成γ能谱。
4.探测器阵列（Detector Array）：此方法使用多个探测器组成的阵列来测量γ射线。
每个
探测器都可以提供关于能量和位置的信息，通过组合分析得到完整的γ能谱。
这些方法在γ能谱测量中具有不同的特点和应用范围，可以根据实验需求选择合适的测量方法。
无论采用哪种方法，γ能谱测量都是研究核物理、放射性衰变以及其他与γ射线相关领域的重要手段。
不同辐射监测仪器对宇宙射线响应值的测量
不同辐射监测仪器对宇宙射线响应值的测量摘要：根据《环境辐射剂量率测量技术规范》（HJ 1157—2021）在进行环境辐射剂量率测量时，应扣除仪器对宇宙射线的响应部分。
本文使用2种辐射监测设备BH3103B型便携式X-γ剂量率仪和AT1123型X、γ辐射剂量当量率仪，通过对相同条件下的宇宙射线响应值的测量，再选取固定地点采用扣除宇宙射线的方法进行验证监测对比，从而得出不同辐射监测设备对宇宙射线响应的差异，为以后环境辐射剂量率监测过程中扣除宇宙射线的响应部分提供数据支持。
关键词：环境；辐射剂量率监测；辐射监测仪器；宇宙射线响应值；对比用于环境辐射剂量率监测的常用探测器有：电离室、闪烁探测器、具有能量补偿的G-M计数管和半导体探测器等[1]，本监测实验使用的2种辐射监测设备：BH3103B型便携式X-γ剂量率仪和AT1123型X、γ辐射剂量当量率仪均为闪烁探测器。
在正常的天然辐射环境中，宇宙射线是天然辐射环境本底的主要组成部分，约占天然辐射环境本底外照射剂量率的40%[2]。
宇宙射线的大小会随着海拔高度和地磁纬度的变化而变化，同时还会受到太阳活动周期的影响[3]。
而不同的仪器对宇宙射线的响应不同。
通过不同辐射监测仪器对宇宙射线响应值的监测，得到不同监测设备在同一监测条件下对宇宙射线的响应值，在以后环境监测工作中便可以通过计算扣除该监测仪器相应的宇宙射线响应值，使不同仪器的监测数据更具有可比性、科学性和准确性。
一．监测仪器本次监测实验各选取2台BH3103B型便携式X-γ剂量率仪和AT1123型X、γ辐射剂量当量率仪，其技术参数如表1：表1-1：监测仪器参数表检定证书编号检定字第2021-24号检定字第2021-19号检定字第2020-70号检定字第2020-72号检定日期2021年04月08日2021年03月26日2020年09月12日2020年09月12日有效日期2022年04月07日2022年03月25日2021年09月11日2021年09月11日校准因子1.00 1.010.860.93注：本次监测实验的监测时间均在表1-1中仪器检定证书的有效日期内进行。
γ射线连续液位仪中BGO闪烁体探测器设计
维普资讯
为 ２ １ ０ ， 电极之 间电压分布 比均为 １： ． ×１。各
１ 。
头工作电流小于 ３ｏＡ， ｏ ￣ 由于探 头体 积限制 ，
高压电源部分采用 Ｐ ＷＭ 芯片 Ｓ ３ ２ 构成开 Ｇ ５５ 关电源 ， 其变换电路属典型的推挽电路嗍 ， 电路
测得脉冲如图 ４ 所示 。
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冲宽度调制器 。在本电路 中，７０ Ｆ １ 将脉 冲成形
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维普资讯
发现元器件的温漂对信号处理电 生器模 拟光 电倍增管脉冲信号输入 ， 用示波器 温度 测试 中， 测试以上 电路中 ａ ｂ ｃｄ等 ４ 、 、、 点的脉 冲参数 ， 路的正常工作影响较大， 应选择 温漂较小的元
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的影响。 矩形波再次被放大电路放大后通过互补对
成形成为矩形波 信号 ， 电压 比较器 Ｆ １ ７０是信 一定的比较电压 （０ Ｖ） 以降低噪声 对计数 ５ｍ 可
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鉴别 ， 高速 Ａ Ｄ转换器 中的电压 比较器以及脉 右的矩形波信号。 ／
Ｏ Ｓ ｔ ａｔ ｒｓ ｌｚｒ ｏ ｕｄｌ ｅ ｍｅｓｒｍｅ ｔ ｔｅｔｓ ｒｓｌ ｏ ｍｅｅ ｃｒ ｉ ｕｔｓａ ｏ西 卜 Ｕ ａ ｃｓ ｃｙｔ ｌ ｅ ｒ ｉ ｖｌ ａｕｅ ｎ 。 ｈ ｔ ｅｕｔ ｆ ｏ ｌ ｔｉ ｃ ｃ ｌ 、 ｍｅ ｌ ａｉ ｆ ｆ ｌ ｅ ｅ ｓ ｅ ｃ ｒｉ ｉ ｓ
闪烁伽马能谱测量实验报告
闪烁伽马能谱测量实验报告一、实验目的1.熟悉闪烁探测器的工作原理和使用方法。
2.了解伽马射线的特性和能谱分析的原理。
3.掌握使用闪烁探测器进行伽马能谱测量的技巧。
二、实验原理1.闪烁探测器的工作原理闪烁探测器是利用物质受到射线激发后产生荧光闪烁而测量射线的一种仪器。
当射线入射到闪烁体中时，闪烁体中的原子或分子被激发，由于能级的跃迁导致能量的差异，从而发出可见光。
通过光电倍增管将光电转换为电信号，进而进行电子学测量和处理。
2.伽马能谱的特性伽马射线是一种高能射线，具有穿透性和能量范围广的特性。
根据射线的能量，不同的射线在闪烁体内产生的闪烁光强度也不同，从而形成能谱。
3.测量方法通过将待测样品放置在闪烁探测器前，待测伽马射线与闪烁体发生相互作用并产生闪烁光。
光信号经过光电倍增管转换为电信号，再经过放大和测量电路进行测量和分析。
三、实验步骤1.打开仪器电源，预热一段时间，使仪器稳定后，将准直孔对准探测器，并调整探测器与准直孔之间的距离。
2.将样品放置于准直孔后，在样品的右侧放置标样。
3.调整电压和增益，使仪器工作在最佳状态。
4.打开计算机并启动相应的数据采集软件，进行数据采集。
5.启动伽马射线源，待稳定后开始测量。
四、实验结果与数据处理将测得的数据导入计算机，通过数据处理软件进行能谱分析。
根据能谱图可以得到伽马射线的能量分布情况，进一步分析样品中是否存在特定的伽马射线。
五、实验讨论与分析根据能谱图可以看出不同的伽马射线对应的峰位和峰面积，分析样品中存在的放射性核素和相应的伽马能量。
六、实验结论本次实验熟悉了闪烁探测器的工作原理和使用方法，了解了伽马射线的特性和能谱分析的原理。
通过实验测量并分析了闪烁伽马能谱，初步掌握了使用闪烁探测器进行伽马能谱测量的技巧。
七、实验总结本次实验中，通过操作仪器和进行数据处理，深入了解了闪烁伽马能谱的测量原理和方法。
但在实验中还存在一些问题，如测量的准确性和数据处理的复杂性等，需要进一步学习和探讨。
闪烁探测器实验报告及数据处理
深圳大学实验报告课程名称：近代物理实验实验名称：γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定学院：物理科学与技术学院专业：物理学班级：08指导教师：陈羽报告人：学号：实验地点S223实验时间：实验报告提交时间：一、实验目的：1、了解γ射线与物质相互作用的特性。
2、了解窄束γ射线在物质中的吸收规律，测量其在不同物质中的吸收系数。
二．实验内容：1、测量137Cs的γ射线（取0.661MeV光电峰）在一组吸收片（铅、铝）中的吸收曲线，并用最小二乘原理拟合求线性吸收系数。
2、测量60Co的γ射线（取1.17、1.33MeV光电峰或1.25MeV综合峰）在一组吸收片（铅、铝）中的吸收曲线，并用最小二乘原理拟合求线性吸收系数。
3、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。
三、实验原理：1、γ吸收装置原理做γ射线吸收实验的一般做法是如上图（a）所示，在源和探测器之间用中间有小圆孔的铅砖作准直器。
吸收片放在准直器中间,前部分铅砖对源进行准直；后部分铅砖则滤去γ射线穿过吸收片时因发生康普顿散射而偏转一定角度的那一部分射线。
这样的装置体积比较大，且由于吸收片前后两个长准直器使放射源与探测器的距离较远，因此放射源的源强需在毫居里量级。
但它的窄束性、单能性较好，因此只需闪烁计数器记录。
本实验中，在γ源的源强约2微居里的情况下，由于专门设计了源准直孔（φ3 12mm），基本达到使γ射线垂直出射；而由于探测器前有留有一狭缝的挡板，更主要由于用多道脉冲分析器测γ能谱，就可起到去除γ射线与吸收片产生康普顿散射影响的作用。
因此，实验装置就可如上图（b）所示，这样的实验装置在轻巧性、直观性及放射防护方面有前者无法比拟的优点。
2、γ射线的三种基本作用（1）光子(γ射线)会与下列带电体发生相互作用：①被束缚在原子中的电子；②自由电子(单个电子)；③库仑场(核或电子的)；④核子(单个核子或整个核)。
（2）这些类型的相互作用可以导致下列三种效应中的一种：①光子的完全吸收；②弹性散射；③非弹性散射。
CsI(Tl)闪烁体探测器能量分辨率的研究
CsI(Tl)闪烁体探测器能量分辨率的研究楼建玲;许金艳;黄学骏【摘要】为提高高年级学生的实验动手能力和创新能力,激发他们对实验的兴趣和热情,我们开设了研究型的教学实验:CsI (Tl)闪烁体探测器能量分辨率的研究.该实验需要学生自己包装制作CsI(Tl)探头,自己动手搭建测试平台并测量CsI(Tl)探头的能量分辨率.整个实验最大限度地发挥了学生对实验的参与度及动手实验的机会.经过2013-2015年3年的教学实践表明,该实验是一个适合高年级本科生的研究型实验.【期刊名称】《大学物理》【年(卷),期】2017(036)010【总页数】5页(P33-37)【关键词】CsI(Tl)闪烁体;能量分辨率;包装材料;耦合材料【作者】楼建玲;许金艳;黄学骏【作者单位】北京大学物理学院核物理与核技术国家重点实验室,北京 100871;北京大学物理学院核物理与核技术国家重点实验室,北京 100871;北京大学物理学院核物理与核技术国家重点实验室,北京 100871【正文语种】中文【中图分类】O572.21+2过去，受到实验条件的限制，核物理实验教学内容主要以验证型的实验为主.随着学生实验技能的提高，高年级学生已不仅仅满足于验证型的教学实验内容，一些研究型，与将来科研紧密相关的实验更能激发他们对实验的兴趣和热情，能更好地培养他们的实验技能.因此我们把增加这方面的教学内容作为我们核物理实验教学改革的一个重要切入点.闪烁体探测器是辐射粒子测量的一种重要仪器，根据其化学成分可以分为有机闪烁体和无机闪烁体.无机闪烁晶体具有密度高，体积小，物化性能和闪烁性能优良等特点，因此在闪烁体探测器中占据了重要的地位.目前比较常见的无机闪烁晶体包括NaI(Tl) ，CsI (Na)，CsI(Tl)等.CsI 系列晶体密度较大，含有高原子序数的元素，有较强的γ射线阻止本领，是核物理与核技术探测中常用的一种探测器.较NaI(Tl) 而言，CsI(Tl)抗温度冲击和抗机械冲击的能力要强得多，且不易潮解，更适于学生自己制备探测器的实验[1,2].能量分辨率是表征核辐射探测器性能好坏的一个重要指标.我们设计开发了一个题为“CsI(Tl)闪烁体探测器能量分辨率研究”的研究型实验，将仔细研究各个因素的影响.能量分辨率主要取决于一定能量的辐射所产生的脉冲幅度分布的展宽程度，其定义为其中，ΔV 代表某全能峰的半高宽；V 代表全能峰的峰位.R 越小，分辨能力越强.能量分辨率与射线的能量相关，就本实验来说，我们针对于137Cs源的0.662 MeV的γ来说的.典型的测试电路图如图1所示.当核辐射进入闪烁体时，闪烁体的原子或分子受激而产生荧光后向四周发射.为有效地收集这些光，除留一收集窗外，在闪烁体周围都包装上反射材料，以期射向四面八方的光线最终都能从窗口射向光电转换设备的光敏层上并打出光电子.这些光电子可直接或经过倍增后，由输出级收集而形成电脉冲.电脉冲被前置放大器放大，线性放大器滤波成型放大后，由多道记录下来.给晶体包装反射材料的目的是：汇聚荧光光子到收集窗口，减少散射透射到闪烁体外的光子数目.因此，不同反射系数的包装材料和不同的包装方式会极大地影响CsI(Tl)闪烁体的能量分辨率.反射材料分为镜面反射(铝膜)和漫反射(teflon膜、TYVEK纸、A4纸)两种.实验结果表明：1) 用漫反射材料包装时，晶体的能量分辨率好[3]；2) 在一定范围内，包装反射材料的层数越多，包装得越平整，包裹的密封性越好，透射到闪烁体外边的光越少，汇聚到光电转换设备的荧光光子越多，晶体的能量分辨率越好.因此，本实验选择了漫反射的包装材料.闪烁体的收集窗口和光电倍增管的光阴极表面相连.由于两个物件都有一定的硬度和形状，所以直接相连时就不可避免地会存在空气层.空气的折射率比闪烁体的折射率低，因此部分从闪烁体射出的光子到达空气层界面时，会发生全反射，导致光电转换设备接收到的光子的减小而影响能量分辨率.所以，通常情况下会在闪烁体和光电转换设备之间增加一层耦合剂，如硅油、国产硅脂、进口硅脂、硅胶垫等.实验结果表明：1) 硅油、国产硅脂、进口硅脂等耦合剂的耦合效果差别不大，但是明显地好于硅胶垫；2) 耦合剂需要涂抹均匀，防止气泡的产生，否则会严重影响能量分辨率；3) 硅脂成胶状，稳定性较好，而硅油成液体状、黏度小、稳定性差，容易从耦合界面处流走，长期稳定性较硅脂、硅胶垫差[4].因此本实验中，耦合剂采用国产硅脂和进口硅脂.为提高信噪比，线性放大器通常会采用一次微分和三次到四次积分的滤波成形电路，使输出的波形接近高斯型.不同的成形时间，会导致线性放大器的输出信号的形状也不相同，从而影响输出信号的稳定性，进而影响能量分辨率.实验结果表明：1)采用北京核仪器厂生产的线性放大器BH1218，积分最大，微分最小时，分辨最好；2) 采用ortec公司生产的572A，成形时间选为3 μs时，分辨最好.总之，实验中用到的各个仪器插件以及实验环境都会对能量分辨率产生影响.除了上述提及的因素外，其他的影响因素有：闪烁体本身的性能(Tl的掺杂量及均匀度等)，光电倍增管的性能(如增益等)，统计误差，及多道测量系统的性能等.本文中，对这些因素的影响不做过多的讨论.包装材料：tyvek 1056D 纸，teflon膜，黑胶带，透明胶带，铝膜等.耦合材料：硅油，国产硅脂，进口硅脂，硅胶垫等.辅助工具：剪刀，尺子，刀子，笔，透明胶布，黑色避光胶带.CsI晶体若干(一人一块)：圆柱形，底面半径为1.00 cm，高度为2.00 cm，3.00 cm，4.00 cm.光电倍增管及套筒(一人一套)：北京核仪器厂 GDB20，配备避光套筒.电子学设备(2～3人一组，一组一套)： NIM机箱FH1001A，多道采集卡及电脑DV4096C ，线性放大器BH1218或者ORTEC 572A，示波器泰克 TDS2012C.放射源(一组一个)：1 μCi的137Cs源.1) 学生分组，2～3人一组，领取实验材料，包括光电倍增管，闪烁体，包装材料，辅助工具等.本实验室内准备了15个单独的探头(图2(a)中，显示了部分)，5套单独的测试系统(图2(b))，所以每次实验最多能容纳15个人.2) 闪烁体探测器的制备.每个学生用指定的包装材料包装裸的CsI(Tl) 晶体制备探测器，如图2左下图的照片所示.包装方式为，靠近闪烁体先包装两层以上的反射材料，然后再包装上避光的黑胶带.包装材料分为光面和毛面，记录下靠近闪烁体的包装材料是光面还是毛面,以及包装的层数.包装材料与闪烁体之间要贴合紧密，越紧实越好；包装材料和闪烁体之间不要留下空隙，避免漏掉荧光信号.从闪烁体的出射窗口看过去，需要看到包装材料与闪烁体之间无缝隙，至少不要看到外面的黑色胶带.CsI中掺杂的Tl有毒，需要带手套操作，实验完毕后洗手.3) 用指定的耦合材料把包装好的探头耦合到现有的光电倍增管上.耦合是多研磨几次，挤出闪烁体与光电倍增管之间的空气层，最后感觉像粘到PMT上一样.耦合剂不用过多，绿豆粒大小的一滴就够了，多了不容易安装到PMT上.固定闪烁体到光电倍增管上的时候，同组同学之间注意相互协作，不要把闪烁体摔倒地上.4) 用现有的套筒固定闪烁体.5) 选取需要的电子学插件后插到NIM机箱上，按照实验装置图连线.6) 打开NIM机箱.在探头上固定137Cs放射源.7) 按照光电倍增管的使用说明书，给光电倍增管加高压.8) 用示波器观察从光电倍增管，线性放大器出来的信号，记录每个信号的特点，包括信号的正、负，上升时间，下降时间等.9) 打开多道，记录137Cs源的全能谱.调节放大器的参数，使662 keV的γ的峰道址在470道左右，记录5 min后，分析 662 keV 的γ的全能峰的能量分辨率.10) 重复耦合两次，使662 keV 的γ的全能峰的能量分辨率达到最好.如果重复耦合几次不能提高分辨率到18%以内，需要找老师讨论是否需要重新包装.11) 集中讨论，讨论对比每个人的实验结果及课后题.12) 拆探测器，归还探测器和插件，打扫卫生.图2(c)、(d)给出了学生上课时的场景，有人正在包装闪烁探头，有人在把探头耦合到光电倍增管上，还有人已经搭建好了测试电路，在做能量分辨率的测试.图3显示了学生自制CsI(Tl)探测器测量得到的典型的137Cs的能谱图，图中0.184 MeV的反散射峰和康普顿平台清晰可见，0.662 MeV的全能峰的半高宽分辨约为11.1%表1选取了2013年、2014年、2015年3年期间的27个不同同学的实验条件及分辨率结果.同一行中的3个同学，用的是同一个光电倍增管(PMT)，同一CsI闪烁体，和同样的包装材料和耦合材料.从表1可以看出，测试分辨率差别比较大，最好的可以达到11.1%，最差的会达到20.0%.科研上，Jean Peyré 等人[5]测试了不同形状的CsI(Tl)晶体，在不同的包装方式下，利用不同型号的光电倍增管和雪崩型硅光电二极管(APD)构成探头后，对662 keV的γ射线的能量分辨率.测试结果表明，尺寸和我们类似的CsI(Tl)晶体加光电倍增管xp1912的能量分辨率约为9～10%.xp1912的性能参数类似于我们用的GDB20，所以11.1%的分辨值已经接近科研测试的最佳结果.同一行的3个同学的结果差别要小很多.同一列的同学之间的差别，主要来源于光电倍增管和CsI(Tl)闪烁体的性能差别，以及主放的参数调节差别，本文中对此不做过多研究.经过对比分析发现，分辨率较好的同学在以下几方面做的较好：闪烁体的包装比较工整，基本能够做到闪烁体和包装材料紧密贴合，黑胶带避光无死角；耦合研磨的次数较多，几乎无空气泡存在；线性放大器的参数调节正确，高压合理.分辨较差的同学基本上都是包装没有处理好，耦合时存在气泡.个别同学是光电倍增管输出信号的基线晃动比较严重，可能的原因为：高压电源或者NIM机箱的电源不稳定；光电倍增管的基座没有插好.另外，通过对比(控制变量)，还可以得到如下的结论：1) 晶体的长短对分辨率的影响很小，但对计数率的影响很大，晶体越短，达到同样的计数需要的时间越长；2) Tyvek 纸的毛面和光面的包装效果差别不大，光面和毛面都是漫反射，只是颗粒度略有不同；3) 进口硅脂和国产硅脂的效果基本一样，只要保证安装时，没有气泡，都可以达到很好的分辨值.闪烁体的能量分辨率与荧光信号的产生及传输、生成电压信号的幅度及稳定性等密切相关，所以以上的实验现象及结果可以从这些方面来解释.闪烁体的计数率和“γ源的活度，γ源与闪烁体的作用概率”相关，闪烁体越长，作用概率越大，计数率就会越高.对一确定的闪烁体，如果其包装材料选择合适，会降低光在闪烁体中的传播次数，减少荧光信号的衰减损失；正确地包装手法还可以防止辐射产生的荧光信号从侧面漏掉，从而提高闪烁体汇集到输出面的荧光光子数目.Tyvek纸的毛面和光面对荧光信号都属于漫反射，只要包装合适，保证荧光信号不从侧面漏掉，对于几个cm长的CsI晶体，荧光信号都能汇集到输出面上，因此效果基本一致.当耦合材料(闪烁体输出面与光电倍增管光阴极之间的)与闪烁体的折射系数接近，并且当耦合材料涂抹均匀，几乎没有气泡的时候，荧光信号几乎不会发生全反射，这样就可以提高光从闪烁体到光电倍增管光阴极的传输效率，从而增大光电倍增管产生的电压信号的幅度，进而改善闪烁体的能量分辨率.进口硅脂和国产硅脂的折射系数几乎一致，因此效果基本一样.实验结果表明，当其他条件不变时，主放大器输出信号的形状越接近高斯形状，得到探测器的能量分辨率越好，因此需要调节线性放大器的参数(主要是积分和微分时间，或者成形时间)，使其输出的信号接近高斯形状，以便得到较好的能量分辨率.该实验前，由老师准备裸闪烁体，与闪烁体配套的光电倍增管，闪烁体的包装材料和耦合材料，空的NIM机箱以及一批供学生选择的NIM插件；学生自己动手包装制作CsI(Tl)探头，自己动手搭建测试平台并最终测量得到自己制作的探测器的能量分辨率.最后，所有同学的结果放到一起，共同讨论，分析得到影响CsI(Tl)闪烁体谱仪能量分辨率的关键因素，关键步骤，找到提高其性能的方法.整个实验最大限度地发挥了学生对实验的参与度及动手实验的机会.基于上课时间的限制，分辨率的好坏不作为实验成绩评定的唯一标准.我们会把是否预习，电子学插件的参数调节是否正确，测试电路图搭建的是否正确，示波器是否会用，能否能调出正确信号并正确记录信号的特点，课后题答得是否正确，实验报告中对结果的对比分析是否到位等综合评价.总之，实验是一门动手的科学，评价中会考虑实验操作.“CsI(Tl)的能量分辨率研究”实验需要学生自己包装制作探头，自己搭建测试电路，最大限度地发挥了学生对实验的参与度，有利于提高学生的实验动手能力.经过2013—2015年3年的教学实践表明，在现有的实验条件下，学生的包装手法和耦合手法对CsI(Tl)的分辨率的影响最大.通过做该实验，可以使学生更加深入直观地理解核探测器的构造及探测原理.该实验还需要对测量结果做对比讨论，所以适合做为研究型实验给物理专业高年级本科生开设.【相关文献】[1] 王婧，陈伯显，庄人遴.无机闪烁探测器综述[J].核电子学与探测技术，2006,26(6)，1039.[2] Abashian A, et al.The Belle detector[J]. 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脉冲伽马辐射测量闪烁探测器性能参数及测试应用情况简介
0.0692
0.0854
14
1.26E-08
1.72E-07
0.0730
0.0901
Sn Sn0
稳态辐射源电流法评估应用实例
•Kn / Kn0 的获取
• 按公式（2）和表1和表2测量数据，得到CeF3无机闪烁探测器的 数据见表3 • 表3 CeF3闪烁探测器的 Kn / Kn0
S
Is
S 0
/MeV
CeF3/A ST401/A 直接比 体积归一比
1.25 5.70E-07 1.48E-06 0.38
0.47
0.662 7.97E-07 1.73E-06 0.46
0.57
稳态辐射源电流法评估应用实例
中子标定源
稳态辐射源电流法评估应用实例
• 的获取 S n Sn0
• 被测探测器为CeF3无机闪烁探测器，基准探测器为ST401塑料闪烁探测器， 稳态中子辐射源为中国原子能研究院国防科工委放射性计量一级站的5SDH.2 型加速器辐射场，表2是稳态中子能量分别为1.2MeV、2.5MeV、3.5MeV、 5.0MeV、14MeV等各种情况
（９） （１０）
I(t)是探测器的输出电流,K是综合考虑探测器增益和信号输入到示 波器前的衰减等因素得到的探测器电流输出的比例因子,V(t)是示波器 显示的波形电压幅度,R为示波器的输入阻抗。
脉冲辐射源电荷比较法评估
• 脉冲辐射源情况下获取 S 、 Sn 的方法
S 0
Sn0
L0 L
•
S Q
（１１）
引言
• 在中子、伽马混合辐射场中近距离直接测 量伽马辐射时,要求使用的探测器对伽马辐 射灵敏同时具有一定的抗中子干扰能力。
• 无机闪烁体密度大，平均原子系数高，对 伽马、X射线有较大的阻止本领，由无机闪 烁体为主件构成的闪烁探测器比较适合伽 马测量。
NaI(Tl)闪烁谱仪及伽马能谱测量解读
NaI(Tl)闪烁谱仪及伽马能谱测量
60Co的γ射线的能谱
NaI(Tl)闪烁谱仪及伽马能谱测量
实验内容
1. 测量 137Cs或60Co伽马射线谱，观察调节高压（500650 V）对能谱的影响，调节高压使 137Cs或 60Co能谱 的最大脉冲幅度尽量大而又不超过多道脉冲分析器的分 析范围。 2. 求出能量分辨率137Cs（0.6617 MeV）或 60Co （ 1.1732 MeV，1.3325 MeV） 。 3. 进行能量刻度，绘制能量刻度曲线:用已知源137Cs（ 0.6617 MeV，0.184 MeV）或 60Co （1.1732 MeV ，1.3325 MeV）对谱仪进行能量刻度。 4. 根据测出的137Cs 、 60Co 的 γ谱，观察形状，识别其光 电峰、反散射峰、X射线峰及康普顿边界等；记录光电峰 、反散射峰的峰位。从测量到的137Cs或60Co的 γ能谱图 ，计算康普顿边和反散射峰的能量值，并与理论值作比 较，对所得的结果进行讨论。
实验仪器
γ放射源60Co和137Cs；NaI（Tl）单晶γ闪烁谱仪；计 算机等。
X
.
实验原理
一、γ 射线与物质的作用
康普顿效应
Eg '
Eg Eg 1 1 cos 2 m0 c
Ee
Eg m0c 2 1 Eg 1 cos
NaI(Tl)闪烁谱仪及伽马能谱测量
133Ba的g射线的能谱
152Eu的g射线的能谱
核物理实验 NaI(Tl)闪烁谱仪及g能谱测量
物理科学与技术学院 核工程与技术系
NaI(Tl)闪烁谱仪及g能谱测量
实验目的
1、了解闪烁探测器的结构、工作原理。 2、熟悉γ射线与物质相互作用的三种效应（光电效应、康 普顿效应和电子对效应）。 3、掌握闪烁谱仪的几个性能指标和测试方法，观测、分
ST401闪烁探测器γ能量响应的实验研究
摘 要 ： 脉 冲 射 线 束 测量 中 常用 的一 种 由塑 料 闪 烁体 Ｓ ４ １组 成 的 电流 型 闪烁 探 测 器 的 ７能 量 响 应 对 Ｔ０ 进行 了实 验 研 究 。利 用 反应 堆 、 速 器等 多种 手 段 产 生 一 系 列 准 单 能 的 射 线 ， 验 标 定 了包 括 ” ｃ 、 加 实 ｓ
Ｓ ４ １闪 烁 探 测 器 丫能 量 响 应 的 实 验 研 究 Ｔ０
王群书 ， 康克军 ， 宋朝晖 ， 刚 ， 斌 李 。夏良
（ ．清 华 大 学 工程 物理 系 ， 京 １ 北 １ ０ ８ ；２ ０ ０ ４ ．西 北 核 技 术 研究 所 ， 西 西 安 陕 ７０ ２ ） １０ ４
中图 分 类 号 ： Ｌ １ Ｔ ８２ 文 献标 志码 ： Ａ 文章 编 号 ： ０ ０ ６ ３ （ ０ ８ ０ —８ ６ ０ １ ０ ～ ９ １ ２ ０ ） ９０ ５ — ５
Ｅｘ ｅ ｉ ｅ ａ ｕ ｙ ｏ ｅ ｇ ｅ ｓ ｔｖ ｔ ｐ ｒｍ ｎｔ ｌＳｔ ｄ ｎ Ｅｎ ｒ ｙ Ｓ ｎ ｉｉ ｉｙ
维普资讯
第 ４ 卷第 ９ ２ 期
２０年 ９ ０８ 月
原
子
核辐射测定值
核辐射测定值核辐射是指核反应过程中放射出的粒子或电磁波，它具有高能量和高穿透力的特点。
核辐射的测定是科学研究、核能安全、医学诊断和环境监测等领域中重要的一项工作。
本文将介绍核辐射测定值的相关内容。
一、核辐射的种类和特性核辐射主要分为三种类型：α射线、β射线和γ射线。
α射线是由两个质子和两个中子组成的氦核，具有较大的质量和较低的穿透能力；β射线是由高能电子或正电子组成，具有较小的质量和较高的穿透能力；γ射线是电磁波，具有较高的能量和极强的穿透能力。
二、核辐射测量方法1. 闪烁体探测器闪烁体探测器是一种常用的核辐射测量仪器，它利用闪烁体材料在受到核辐射后发出的光信号来测量辐射强度。
闪烁体探测器的优点是测量灵敏度高、响应速度快、能量分辨率好，适用于各种辐射场合。
2. 电离室电离室是一种基于辐射粒子电离空气产生电荷的原理进行核辐射测量的仪器。
它由一个带电电极和一个测量电路组成，当核辐射穿过电离室时，会产生电离现象，形成电离电流，通过测量电路可以得到辐射强度。
3. 核磁共振核磁共振是一种通过测量核自旋的磁共振现象来测定核辐射的方法。
它利用磁场和射频脉冲作用于样品中的原子核，使其产生共振吸收信号，通过测量共振信号的强度和频率可以得到核辐射的相关信息。
三、核辐射测定值的应用1. 核能安全监测核能安全是保障核能利用过程中安全性的重要环节，核辐射测定值可以用于监测核电站、核反应堆和核材料的辐射水平，及时发现和处理潜在的安全隐患，确保核能利用的安全可靠。
2. 医学诊断与治疗核辐射测定值在医学领域中有着广泛的应用。
例如，通过核医学影像技术可以测量体内放射性同位素的分布情况，用于诊断和治疗肿瘤、心脏病等疾病。
此外，核辐射还可以用于放射治疗，通过控制放射剂量来杀灭肿瘤细胞。
3. 辐射环境监测核辐射测定值在环境监测中起着重要的作用。
例如，在核事故后，需要对周围环境中的核辐射水平进行监测，评估辐射对环境和人体的影响。
此外，核辐射测定值还可以用于监测自然环境中的辐射水平，了解地球和宇宙中的辐射背景。
闪烁体型γ射线-荧光图像转换屏点扩散函数理论研究
角分布， 导致 能量 沉 积 范 围的横 向扩展 ， 荧光 线 光 源变 成 了体 光 源 ， 于观 测 者 则 为光 斑 。这 对 降 低 了图像 转换 屏 的空 间分 辨 ， 之为 闪烁 体 称
体综合评价较 高 一 ， ¨ 塑料 闪烁体 以 Ｓ ４ １ Ｔ一 ０ 型闪烁体较 有代表性。本文 以 Ｌ Ｏ无机 闪烁 Ｓ 晶体和 ｓ ４ １ Ｔ一 ０ 塑料 闪烁体为代表 ， 研究 射
荧 光图像转换屏 的荧光弥散效应通常采用点扩散 函数（ Ｓ ） Ｐ Ｆ 来描述 。 目前 ， 采用蒙特 卡罗 （ ＭＣ） 方法进 行模 拟计算 ， 仍是确定该 函数的最常用和有效方法 。以 Ｌ Ｏ无机晶体和 Ｓ Ｓ Ｔ一４ １塑料闪烁体为代表 ， ０ 研 究影 响闪烁 体型 射线 一 荧光 图像转换屏 Ｐ Ｆ的主要因素 ， Ｓ 具体 分析其 随闪烁体厚度 、 入射射线能量的 变化规律 ， 以及闪烁体 中散射射线对其 Ｐ Ｆ的贡献 ， Ｓ 为辐射成像应用提供 参考。同时对所发现的现 象和
规 律 进 行 了理 论 解 释 。
关键词 ： 闪烁体 ； 射线 一 光图像转换屏 ； 扩散函数 ； 荧 点 辐射成像
中图 分 类 号 ： １ ． ；Ｌ８２＋ １ Ｏ４ １３ Ｔ １ ． 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：２ ８０ ３ （ ０ １ ０ －４ ３０ ０５ －９４ ２ １ ）４０７ － ６
荧光 线 光 源 ， 于 闪烁 体 后 理 想观 测 者 投影 为 对 发光 点 。但 由于次级 电子具 有一 定行程 和 发散
烁体作用过程复杂 ， 也很难建立精确 的 ＰＦ解 Ｓ
析 计 算模 型 ， 用蒙 特卡 罗 方 法模 拟 粒 子输 运 采 进行 计算 ， 仍是 精 度 最高 、 有效 的闪烁 体 Ｐ Ｆ 最 Ｓ 计算 方法 ］ 。 对于 闪烁 体 型 射 线 一荧 光 图像 转 换 屏 ， 以无 机 闪 烁 体 和 塑料 闪烁 体 两种 类 型 为 主 ， 其 中无机 闪烁体 以近几 年 出现 的硅 酸镥 （ Ｓ 晶 Ｌ Ｏ）
【报告】伽马能谱实验报告
【关键字】报告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缩小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。
Nal(Tl) γ闪烁谱仪及γ射线能谱的测量
近代物理实验报告学院数理与信息工程学院班级物理092姓名艾合买提江学号09180218时间 2011年9月26日Nal(Tl) γ闪烁谱仪及γ射线能谱的测量摘要：放射性物质含有许多不稳定的原子。
这些源自在核衰变时辐射出α，β，γ射线和中子流等，并且都具有一定的能量。
γ射线是原子核从激发态跃迁到较低能态或基态时所产生的一种辐射。
它是一种波长极短的电磁波，其辐射能量标示为Εr=Εi-Εf=hv,其中Εi和Εf分别为原子核所处的未态和初态的能量。
V是γ射线光子的频率。
本实验将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，即所谓能谱关键字：Υ射线能谱物质吸收系数μ光电效应康普顿效应电子对效应引言：原子核由高能级向低能级跃迁时会辐射射线，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：射线与物质发生相互作用则产生次级电子或能量较低的射线，将射线的次级电子按不同能量分别进行强度测量，从而得到辐射强度按能量的分布，即为“能谱”。
测量能谱的装置称为“能谱仪”。
闪烁探测器是利用带电粒子或非带电粒子与某些物质的相互作用下转化成为带电粒子对物质原子的激发，从而会产生发光效应的特性来测量射线的仪器。
它的主要优点是即能测量各种类型的带电粒子，又能探测中性粒子；即能测量粒子强度，又能测量粒子能量；并且探测效率高。
γ射线，又称γ粒子流，是原子核能级跃迁蜕变时释放出的射线，是波长短于0.2埃的电磁波。
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射线的波长比X射线要短，所以γ射线具有比X射线还要强的穿透能力。
当γ射线通过物质并与原子相互作用时会产生光电效应、康普顿效应和正负电子对三种效应。
原子核释放出的γ光子与核外电子相碰时，会把全部能量交给电子，使电子电离成为光电子，此即光电效应。
由于核外电子壳层出现空位，将产生内层电子的跃迁并发射X射线标识谱。
用γ放射源测量闪烁体衰减长度的研究
散射 ， 把一部分能量转移给 自由电子（ 康普顿电 子） 。当散射 角 为 时 ， 普顿 电子获 得 的能量 康
为：
Ｅ — Ｅ 一 —＋ Ｌ １ —
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收稿 日期 ：０ ７０ —６ ２ ０—５１
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基金项 目： 本工作得到北 京正 负 电子对撞 机 重大 改 造 工程项 目、 中国科学 院知识创新 基金 Ｕ－０ ６ ２和 Ｕ＿
３（ ４ 高能物理研究所 ） 的支持 。
其 中 ａ ｏｆ 。因此康普 顿电子有一连续的能 一ｍ
＋ 量分 布范围 ， 即从零到最大值 Ｅ ＝ ａ ２ 。这 ｃ ＺＥｒ
作者简 介 ： 赵玉达 （ ９８ ， ， 宁本溪人 ， １ ７ 一） 男 辽 南京 大
学博 士生 ， 专业 ： 粒子物理与原子核物理 。
（ ＴＯＦ 中所 使 用 的 闪烁 体 面 临 着 批 量 检 测 的 ） 问题 ， 闪烁 体 的衰 减 长 度检 测 是 闪烁 体 检 测 而 的重 要指 标 之一 。传 统 的利 用宇 宙线 测量 闪烁
照射 ， 通过 光电倍增管读 出每次照射相 对应 的 能谱 ， 能谱 分 析 可 以得 出最 可 几 能 量 值 。由 对
１ ６ ０４
个最大值 叫做康普顿边缘。对于一定能量的 ７
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射线 ， 其康普顿边缘是一个 固定的值 。 射 线照 射 闪烁 体 的 ＧＥ ＡＮＴ ４模 拟 如 下所示 ， １ １２Ｍｅ 图 为 ． ５ Ｖ 射线在厚度为 ５ｍ ｃ
闪烁体 中沉 集能 量 的典 型位 置 Ａ Ｃ输 出结 Ｄ 果 ， ２为模 拟 的五个 点 给出 的拟合 结果 ， 得 图 并
辐射探测实验3-实验报告
用NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪辨识未知源实验报告班级： 姓名： 学号：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。
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。
这些光图3-1 Nal(T1)闪烁谱仪装置示意源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。
闪烁体探测器获得的γ能量沉积谱图NaITl
1. 研究背景 2. 联合测量方法引入背景 3. 联合测量方法介绍 4. 联合测量方法验证 5. 总结和展望
1
1.研究背景
2
2.方法引入的背景
聚乙烯球
热中子探测器
有机闪烁体（如液闪）
n 中子能量沉积谱
解谱后的中子谱
E
Gravel算法
E
3
……
2.方法引入背景
表 不同探测器灵敏物9 BC501A BC501
闪点/℃
26 144
24
47
煤油 约40
图 液闪探测器EJ301和EJ309以及塑闪EJ299-33的优质因子对比
4
3.联合测量方法
塑料闪烁体探测器
n
NaI探测器获 得的γ能谱
NaI闪烁体探测器
反解得到γ 入射能谱
NaI探测器 中的γ能谱
图 γ射线在塑料闪烁体中的能量沉积谱
E
等效到有机闪烁体的γ能谱
6
4.联合测量方法的模拟验证
能量/MeV 入射粒子数
表 模拟计算所选取的中子能量及数量
1.8
3.8
6.2
8.4
12.6
16.8
5×104 2.8×104 1.3×105 4.6×104 9.5×103 8.9×104
18.4 7.2×104
混合能谱
塑闪中的γ能谱
图 塑料闪烁谱仪测得的γ和中子混合能量沉积谱 图 扣除γ射线后的中子能量沉积谱 图 反解得到的中子入射谱（1000次）
E
去除γ射线后的中子能量沉积谱
E
解谱后的中子谱
E7
4.联合测量方法的实验验证
采用D-T中子源，入射氘能量为1.5MeV,探 测器与加速器束流方向成30o、60o、90o.， 其对应中子能量为17.14MeV、16.04MeV、 14.64MeV。
09第九章闪烁体探测器
3、闪烁发光时间
闪烁发光时间包括闪烁脉冲的上升时间和衰减时间
上升时间主要由闪烁电子激发时间(很短，可以不计） 以及带电粒子在闪烁体重耗尽能量所需的时间（小 于10-9s）决定。
闪烁体受激后，电子退激过程及闪烁体发光过程一般服从指 数衰减规律
对于大多数无机晶体，t时刻单位时间发射光子数：
n(t) = n(0)e− tτ
X或γ射线不带电，它与闪烁体的相互作用是通过 三种次级效应实现的，它产生的次级电子的能谱是 相当复杂的，因而由次级电子产生的输出脉冲幅度 谱也是相当复杂的。
以NaI(Tl)闪烁晶体的单晶γ闪烁谱仪为例。
35
一． γ闪烁谱仪的组成与工作原理
前置放大器
闪烁探测器
主放大器
高压电源
多道分析器
探测次级电子能谱。 光电效应，Compton效应，电子对效应。
τ为发光衰减时间，即发光强度降为1/e所需时间。
13
3、闪烁发光时间
对大多数有机晶体和少数无机晶体，发光衰减有快、
慢两种成分
n(t) = n f e−t τ f + ns e−t τ s
τf
τs
14
有机闪烁体的发光衰减曲线
几种闪烁体的发光衰减时间
闪烁体 BaF2 CsI(Tl) 芪 蒽
液体闪烁体 塑料闪烁体
(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
(PMT)的光阴极，通过光电效应打出光电子；
(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
闪烁探测器可用来测量入射粒子的能量。
4
5
§9.2 闪烁体
γ射线能谱测量实验报告(共12页)
γ射线能谱测量实验报告篇一：γ射线能谱的测量及γ射线的吸收γ射线能谱的测量及γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定【摘要】原子核从激发态跃迁到较低能级或基态跃迁能产生γ射线，实验，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。
并通过测量γ射线在不同物质中的吸收系数，了解γ射线在不同物质中的吸收规律。
【关键字】γ闪烁谱仪γ射线能谱物质吸收系数当今的世界，以对核技术进行了相当广泛的运用。
从1896年法国科学家A.H.Becquerel发现放射性现象开始，经过M.Curie一些新放射性元素的发现及其性质进行研究后，人类便进入了原子核科学时代。
在原子核发生衰变时，会发出α、β、γ射线，核反应时会产生各种粒子。
人们根据射线粒子与物质相互作用的规律，研制了各种各样的探测器。
这些探测器大致可以分为“信号型”和“径迹型”两大类。
径迹型探测器能给出粒子运动的径迹，有的还能测出粒子的速度、性质等，如核乳胶、固体径迹探测器、威尔逊云室、气泡室、多丝正比室等。
而信号型探测器根据工作物质和原理的不同，又可分为气体探测器、半导体探测器、闪烁探测器。
其中闪烁探测器的工作物质是有机或无机的晶体闪烁体，射线与闪烁体相互作用，会使其电离激发而发射荧光。
从闪烁体出来的光子与光电倍增管的光阴极发生光电效应而击出光电子，光电子在管中倍增，形成电子流，并在阳极负载上产生电信号。
如NaI(TI)单晶γ探测器。
γ射线是由原子核的衰变产生的，当原子核从激发态跃迁到较低能态或基态时，就有可能辐射出不同能量的γ射线。
人们已经对γ射线进行了很多研究，并在很多方面加以运用。
像利用γ射线杀菌，γ探伤仪等。
然而不恰当的使用γ射线也会对人类产生一定的危害。
γ射线的穿透力非常强，如果在使用过程中没有有效的防护，长时间被放射性元素照射的话可能发生细胞癌变。
在对γ射线进行了大量的研究后发现，按能量的不同，可以对其进行强度测量，从而得到γ辐射强度按能量的分布（能谱）。
γ射线探测器响应函数的JMCT模拟计算
γ射线探测器响应函数的JMCT模拟计算张玲玉;李瑞;李刚;贾清刚;邓力【期刊名称】《强激光与粒子束》【年(卷),期】2017(029)001【摘要】The JMCT software is used to calculate the gamma-ray response functions for NaI crystal.The complete process of all the photon-electron coupled transportation is simulated by JMCT.The gamma-ray energy deposition spectrum and detector response functions are obtained and discussed.It is found that the results calculated by JMCT are the same as the results calculat-ed by MCNP,and correspond well to the results calculated by Berger,which shows that the detector response functions simulated by JMCT are correct and satisfying.JMCT will play a more and more important role in the field of the experimental nuclear phys-ics and nuclear analysis technology.%采用自主研发的JMCT软件,模拟计算了γ射线在NaI闪烁探测器中的响应函数。
JMCT模拟计算了探测过程中所有的、完整的光子-电子耦合输运过程。
其模拟计算的γ射线能量沉积谱、探测器响应函数,与MCNP的计算结果符合得非常好,与 Berger 解析法计算的结果也基本符合,表明JMCT 软件可以在探测器响应函数方面得到满意的结果,JMCT将在实验核物理、核分析技术应用等方面发挥越来越重要的作用。
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２ ０ １ ５ 年８ 月
原
子
能
科
学
技
术
Ｖｏ １ ． ４ ９， ＮＯ ． ８ Ａｕ ｇ． ２ ０ １ ５
Ａｔ ｏ ｍｉ ｃ Ｅｎ ｅ ｒ ｇｙ Ｓｃ ｉ ｅ ｎｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏｇ ｙ
丫射 线 闪 烁 体 探 测 器 响 应 函数 模 型 研 究
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ７ ５ ３ ８ ／ ｙ ｚ ｋ ． ２ ０ １ ５ ． ４ ９ ． ０ ８ ． １ ３ ５ ４
Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ Ｒｅ ｓ ｐ ｏ ｎｓ ｅ Ｆｕ ｎｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｆ ｏ ｒ ｙ － ｒ ａ ｙ Ｓ ｃ ｉ ｎ ｔ ｉ ｌ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｄｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｈ ｅ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ（ ＤＲＦ）ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｓ ｃ ｉ ｎ ｔ ｉ ｌ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｖ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｏ ｆ
李 哲 ， 张译文 ， 孙世峰 ， 王宝义 ， 魏 龙 ，
（ １ ． 中 国 科学 院 高 能 物 理研 究 所 核 辐 射 与核 能技 术 重 点 实 验 室 。 北京 １ ０ ０ ０ ４ ９
２ ． 北 京 市 射 线 成像 技术 与 装 备 工 程 技 术 研究 中心 ， 北 京 １ ０ ０ Ｏ ４ ９ ）
２ ． Ｂｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｃｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ Ｒａ ｄｉ ｏ ｇｒ ａ ｐ ｈ ｉ ｃ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｅｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ， Ｂｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ４ ９，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
表明， 此Ｄ Ｒ Ｆ模 型 可 较 好 地 应用 于 ７射线 能谱 的分 析 。
关键 词 ： 探测器响应函数 ； Ｃ ｓ Ｉ （ Ｔ １ ） 探测器 ； ７ 射 线 能谱
中图分类号 ： ０５ ７ １ ． １ ； Ｏ５ ８ ２ 文 献标 志 码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ０ ０ ０ — ６ ９ ３ １ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ８ — １ ３ ５ ４ — ０ ５
摘要 ： 建立 了一 种 可用 于 ７射 线 能 谱 分 析 的 Ｃ ｓ Ｉ （ Ｔ １ ） 闪烁体 探测器 响应 函数 （ Ｄ Ｒ Ｆ ） 模型， 并对 ０ ． ０ ５ ～ １ ． ５ Ｍｅ Ｖ ７射 线 能 谱 进 行 了 拟 合 。描 述 ７射线 能谱 特 征 的每 个 函 数 均 是 基 于 对 射 线 作 用 机 制 的 分 析 ，
利用权重最小二乘法对csitl闪烁体探测器测量的放射源22na60co137cs238pu的关系将响应函数和参数对测量的152eu源物理作用机制与模型在用闪烁探测器系统探测射线时将发生多种相互作用和散射效应测量所得的能谱高度依赖于闪烁探测器测量系统入射光子和其他本底射线能谱所体现出的大部分特征可用一种合理的半经验响应函数模型来表征主要包括射线与物质主要相互作用后的能量分布形式及探测能谱中所表现出的坪和拖尾部分
采用权重最小二乘法实现 了 Ｎａ 、 ６ ０ Ｃ ｏ 、 １ ３ ７ Ｃ ｓ 、 ２ ３ ８ Ｐ ｕ 实 验 能 谱 的拟 合 ， 并 同 时 得 到 了 函数 中 与射 线 能 量 相 关 的非 线 性 参 数 。最 后 利 用 该 Ｄ Ｒ Ｆ模 型 对 Ｃ ｓ Ｉ （ Ｔ １ ） 探 测 器 测 量 Ｅ ｕ源 的 射 线 能 谱 进 行 了拟 合 ， 结 果
Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｈｉ ｇ ｈ Ｅｎ ｅ ｒ ｇ ｙ Ｐｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ，Ｃｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａｃ ａ ｄ ｅ ｍｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ，Ｂｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ４ ９ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ：
ＬＩ Ｚｈ ｅ ，ＺＨ ＡＮＧ Ｙｉ — ｗｅ ｎ ，ＳＵＮ Ｓ ｈｉ —ｆ ｅ ｎｇ ，Ｗ ＡＮＧ Ｂａ ｏ — ｙｉ ，Ｗ ＥＩ Ｌｏ ｎｇ ， 。 ’
（ １ ． Ｋｅ ｙ Ｌａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｎｕ ｃ ｌ ｅ ａ ｒ Ｒａ ｄｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｎｕ ｃ ｌ ｅ ａ ｒ Ｅｎ ｅ ｒ ｇ ｙ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，
ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎｅ ｄ ｔ ｏ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ Ｄ ＲＦ ｍｏ ｄｅ １ ｔ ｏ ｆ ｉ ｔ ２ ２ Ｎ ａ， Ｂ ０ Ｃｏ， 。 Ｃｓ， 。 。 Ｐｕ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｐｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｂ ｙ ｗｅ ｉ ｇ ｈｔ ｅ ｄ ｌ ｅ ａ ｓ ｔ ｓ ｑｕ ａ ｒ ｅ ｆ ｉ ｔ ｔ ｉ ｎｇ ｍ ｅ ｔ ｈｏ ｄ， ａ ｎｄ ｎｏ ｎ ｌ ｉ ｎｅ ａ ｒ ｐａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｍ ｏ ｄｅ ｌ ｗ ｅ ｒ ｅ
ｉ ｎｃ ｉ ｄｅ ｎｔ ７ － ｒ ａ ｙ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｆ ｒ ｏ ｍ ０ ． ０５ Ｍ ｅ Ｖ ｔ ｏ １ ．５ Ｍ ｅ Ｖ ｗａ ｓ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈｅ ｄ ａ ｎ ｄ ａ ｐｐ ｌ ｉ ｅ ｄ ｔ ｏ ｆ ｉ ｔ ｒ ａ ｄｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｕｒ ｃ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ． Ｅａ ｃ ｈ ｆ ｕｎｃ ｔ ｉ ｏｎ ｆ ｏ ｒ ｄｅ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂｉ ｎ ｇ ｔ ｈｅ ｆ ｅ ａ ｔ ｕｒ ｅ ｏ ｆ ７ － ｒ ａ ｙ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｉ ｓ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏｎ ｔ ｈ ｅ ａ ｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｆ ｕ ｎｄ ａ ｍｅ ｎｔ ａ ｌ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎｉ ｓ ｍ． Ｔｈｅ ｓ ｅ ｆ ｕｎ ｃ ｔ ｉ ｏｎ ｓ ｗｅ ｒ ｅ