NaI单晶能谱报告样板
NaI(Tl)单晶γ能谱的测量
NaI(Tl)单晶γ能谱的测量NaI（Tl）单晶γ能谱的测量一、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谱仪的能量分辨率、线性、探测效率曲线；5、测定未知放射源的能量和活度。
二、实验原理1、γ谱仪的组成图1 γ谱仪的组成框图NaI(Tl)闪烁谱仪由NaI(Tl)闪烁探头（包括闪烁体、光电倍增管、前置放大器）、高压电源以及谱仪放大器、多道分析器、计算机等设备组成。
图1 为NaI(Tl)闪烁谱仪装置的示意图。
此种谱仪既能对辐射强度进行测量又可作辐射能量的分析，同时具有对射线探测效率高（比G-M 计数器高几十倍）和分辨时间短的优点，是目前广泛使用的一种辐射探测装置。
2、射线与闪烁体的相互作用由能带理论，卤化碱晶体能带由价带、禁带和导带组成。
能量最低的为价带，通常为晶体格子所束缚住的电子；中间的一层叫做禁带。
就本征晶体而言，禁带中不存在电子。
但若在价带中的电子获得了足够的能量，则可跃迁至导带，并在价带中产生一个空穴。
在导带中的电子及在价带中的空穴均可以自由运动。
同时导带中的电子可能会跃迁回到价带与空穴复合而发出光子。
但是在本征晶体中，电子与空穴复合放出光子的机率是非常小的。
何况，因为价带与导带之间的能隙的限制，在上述情况下发出的光子通常能量较高而不在可见光的范围内。
若在无机闪烁器中加入少量杂质，在晶体中形成缺陷，改变了本征晶体的能带结构，在禁带形成了一些新的能带。
经由这些能态，导带中电子与空穴复合的机率大为增加。
若选用适当的杂质，可以发出可见光。
常用的无机晶体闪烁器有NaI(Tl)、CsI(Tl)、CsI(Na)及ZnS(Ag)等。
当射线入射至闪烁体时，发生三种基本相互作用过程：（1）光电效应；（2）康普顿散射；（3）电子对效应。
前两种过程中产生电子，后一过程出现正、负电子对。
这些次级电子获得动能(见表1 所示)，次级电子将能量消耗在闪烁体中，使闪烁体中原子电离、激发而后产生荧光。
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。
NaI(Tl)单晶γ闪烁能谱仪测γ能谱
中国石油大学近代物理实验实验报告成绩：班级：姓名：同组者：教师：实验9-1 用NaI（Tl）单晶γ闪烁能谱仪测γ能谱原子核的能级间的跃迁产生γ射线，γ射线强度按能量的分布即γ射线能谱，简称γ能谱。
研究γ能谱可确定原子核激发态的能级等，对放射性分析、同位素应用及鉴定核素等方面都有重要的意义。
测量γ能谱最常用的仪器是闪烁γ能谱仪，在核物理、高能粒子物理和空间辐射物理的探测中应用非常广泛。
【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、闪烁体的发光机制闪烁体的种类很多，按其化学性质不同可分为无机晶体闪烁体和有机闪烁体。
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。
纯粹的碘化钠晶体，其能带结构是在价带和导带之间有比较宽的禁带，如有带电粒子进人到闪烁体中，将引起后者产生电离或激发过程，即可能有电子从价带激发到导带或激发到激带，然后这些电子再退激到价带。
退激的可能过程之一是发射光子，这种光子的能量还会使晶体中其它原子产生激发或电离，也就是光子可能被晶体吸收而不能被探测到，为此要在晶体中掺入少量的杂质原子（激活原子），如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。
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单晶γ能谱的测量
五•实验数据处理与分析第一次实验：掌握并熟悉Nal (TI ) 丫谱仪，确定谱仪的工作参数。
1. 预热几分钟，熟悉多通道脉冲幅度分析器数据采集软件的使用。
2. 由于实验没有配备示波器，因此无法利用示波器观察闪烁体探头输出信号。
3. 本实验利用放射源137Cs 通过改变高压、放大倍数、道数等参数观察能谱曲线 的变化。
a) 把放射源137Cs 放在托盘上，调节改变电压分别为 500V, 550V, 600V, 630V, 保持测量道数1024道和放大倍数5.00m 不变，数据采集时间设100s ，所得 能谱曲线如图1所示。
Cha nnel图1.不同高压下对应的能谱曲线结论：由图1可以看出，随着电压的升高，全能峰右移，道址增大，即峰位 E 变大，输出脉冲幅度增加。
全能峰变宽，且其高度降低。
b) 调节改变放大倍数分别为4.80, 5.20，5.40，5.60，保持测量道数1024道和 电压550V 不变，数据采集时间设为100s ，所得能谱曲线如图2所示。
tnuoc200 400 600 800 1000 1200800 -| 700 - 600 - 500 -400 - 300 - 200 - 100 -0 -图2.不同放大倍数下对应的能谱曲线结论：由图2可以看出，随着电压的升高，全能峰右移，道址增大，即峰位E变大，输出脉冲幅度增加。
全能峰变宽，且其高度降低。
c）调节改变通道数分别为256，512，1024，2048, 4096保持放大倍数5.00和电压550V不变，数据采集时间设为100s，所得能谱曲线如图3所示。
图3.不同放大倍数下对应的能谱曲线结论：由图2可以看出，随着电压的升高，全能峰右移，道址增大，即峰位ChannelE变大，输出脉冲幅度增加。
全能峰变宽，且其高度降低d）把放射源60Co放在托盘上，通过反复调节，最后参数调节为：通道数1024、放大倍数5.20、电压值550V,数据采集时间设为300s,所得能谱曲线如图4 所示。
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
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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
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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
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。
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。
NaI单晶γ能谱仪
四、数据处理及分析1.能谱仪基本性能的测定大致测量Cs 137的放射性为h /Sv 1.28μ。
放置Cs 137源，将光电倍增管高压调至666V ，计数时间330s 。
将所得结果减去之前用相同实验条件所测得的本底，所得结果如图1所示：图1Cs 137的γ射线能谱（330s ）①能量分辨率吸收单能粒子时脉冲幅度分布的宽度表征能谱仪的性能，一般以分布曲线半高度处的全宽度与峰处脉冲幅度的比值为能量分辨率%100V VP E×Δ=查阅资料知，对闪烁谱仪，P 值近似地与能量的平方根成反比变化，通常以Cs 137发射的MeV 661.0的γ射线全能峰的P 值作为闪烁γ谱仪能量分辨率的标准。
光电峰道址342，光电峰计数5913，半高对应两道址为327、355即FWHM 为28，故能量分辨率%2.8%10034228=×=η 对大多数用NaI （Tl ）晶体闪烁γ能谱仪，P 值约为10%，所测结果较为合理。
②能谱面积光电峰面积165647，总面积563365，光电峰面积比 %4.29%100563365165647K =×=光电峰的来源主要有两部分的脉冲构成，一部分由光电效应产生的脉冲，另一部分为发生康普顿效应并且散射光子也被吸收（因而γ射线的能量被全部吸收）产生的脉冲。
光电峰面积的占比即为在330s 中，发生上述两种作用的γ光子占探测器接收到的总γ光子的比例。
2.γ能谱仪的定标137能谱图（330s）图2 Cs22能谱图（对数纵坐标，330s）图3 Na60能谱图（330s）图4 Co利用Cs 137的光电峰和Na 22的正负电子湮灭峰、光电峰和和峰定标能谱仪拟合结果如图5所示图5 道址与能量的线性拟合图拟合相关系数0.99984，线性关系）（）（009.0032.0-D 00002.000203.0E ±+±=，利用该公式计算Cs 137的反散射峰、康普顿边缘的能量及Co 60的两个光电峰的能表2 拟合计算得到的峰能量与参考值的比较数据反散射峰的较大误差分析：由表2中数据可见，反散射峰能量的相对误差明显高于康普顿平台和光电峰，是因为反散射峰的信号信噪比比较低，峰的展宽较大且不对称，难以准确判断其位置，读取峰的道址时会有较大的不确定度。
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？
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
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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.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
2
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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NaI(Tl)单晶γ闪烁谱
76 实验八 NaI （Tl ）单晶γ闪烁谱实验目的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。
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）。
实验原理一、NaI （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。
图1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，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。
光电倍增管是一个电真空器件，由光阴极、若干个打拿极(或称电子倍增极)和阳极组成；通过高压电源和分压电阻使阳极、各打拿图1 NaI （Tl ）闪烁探测器示意图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集，在各打拿极上发生倍增（一个光电子最终可产生104－107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。
使用时常将闪烁体、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γ能谱仪》PPT课件
Al
Pb
散射截面σ
❖ I/I0=e-μξ·N在作用区较薄时I=I0(1-μξ) IX=I0 μξ=I0 N0 σξ/A σ= μA/ N0
σAl=3.18×10-24cm2 σPb=3.53×10-23cm2
误差分析
❖ 1、读数误差 ❖ 2、器材误差
和反散射峰的能量和22Na的全能峰和正负电 子湮灭峰的能量。
定标
❖ 根据137Cs的一个全能峰和60Co的两个全能峰 定标得E和CH的关系为 E=0.00182CH+0.01399 直线拟合度为1
❖ 根据E和CH的关系得出
❖ 137Cs的康普顿边缘能量为0.43623Mev，理 论值为0.478Mev，误差8.7%
5 4860
扫描时 300
309
间（s）
单位时 38.143 28.83 21.328 15.27 12.37 8.85 间扫描 净面积
❖ 由I/I0=e-μξ·N取对数得lnI= -μξ·N+lnI0,其中I 为全能峰的面积
❖ 对于Al有：lnI=-0.18317N+3.605 拟合度为0.99773 ❖ 对于Pb有：lnI=-0.29067N+3.64603 拟合度为0.99466 求得μAl=0.0709cm2/g μPb=0.1027cm2/g
《NaI单晶γ能谱仪》PPT 课件
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实验原理
❖ 1、γ射线与物质相互作用的一般特性 ①、光电效应 ②、康普顿散射 ③、电子对效应
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物理—实验报告
别都抄一样的，让我怎么给分？
实验数据另外写张纸上，否则扣分。
物理实验教学中心制
实验报告的写法与要求
实验报告是学生完成某一实验题目的实验总结，是学生展示自己的科学素养和实验技能、发表实验见解的学习性报告，实验报告是论文的前奏，有的实验报告本身就是一篇小论文，因此撰写实验报告是培养学生进行科学写作的有效形式之一。
根据物理实验教学的特点，并参照国家关于科技论文的有关标准和规范，建议在撰写物理实验报告时，应包括如下内容：
1、实验题目：一般就是项目名称。
2、实验的说明：是实验目的和要求
3、实验内容和原理：简要论述测量的科学依据，给出或者推导出测量的公式以及测量的原理图。
4、主要仪器设备：简要介绍测量对象和所使用的仪器设备，对于一些教学重点是实验仪器调整和使用的实验，要说明仪器的结构和工作原理。
5、实验步骤、操作方法与过程：这一部分要体现实验者通过科学测量获取实验数据的过程。
对于操作过程中遇到的问题和故障，以及为解决这些问题而采取的措施要做适当的阐述。
6、实验数据记录和处理：这一部分展现的是实验报告的基础性材料和实验追求的最终结果。
按实验报告的要求，数据一定要记录在根据需要设计的表格内，注意原始数据的记录一定用钢笔或者碳素笔。
列出直接测量量的两类不确定度并按照规范化的要求报道实验的最终结果。
不确定度计算、作图、有效数字运用要符合要求。
7、实验结果分析与讨论：实验报告上要有实验的分析讨论，这是培养分析能力的重要方面。
例如：
（1）实验的原理、方法、仪器你感到掌握了没有？实验目的达到否？
（2）实验误差的分析讨论，有哪些误差来源？哪些是主要的？哪些是次要的？系统误差表现在哪里？如何减少或消除？
（3）改进实验的设想。
怎样改进测量方法或装置？实验步骤怎样安排更好？
（4）观察到什么异常现象，如何解释。
遇到什么困难，如何克服。
（5）测量结果是否满意。
误差是否在允许范围内，如实验结果不好，是何原因。
（6）该实验对进一步加深和巩固理论知识有何帮助。
实验涉及的原理、方法有何实用价值。
（7）对实验的教学内容和方法提出建议或者对于一些问题的质疑等。
实验前一定要有预习。
实验预习报告的内容由学生自己来决定，原则上是能帮助自己顺利的完成操作。
一般情况下预习报告应包括上文中以上1、2、3、4、5项，设计好原始记录的数据表格，并作好回答课堂讨论思考题的准备。
设计性或者研究性的实验报告的撰写参考科技论文的写法，其结构的主要内容是：题目、作者署名、摘要、关键词、引言、正文、结论、参考文献等，更具体的要求将在设计性实验的过程中讲授。
辽宁科技大学理学院物理实验教学中心辽宁科技大学物理实验报告
闪烁体：它是用来将射线能量转化为光能的元件。
当带电粒子进入闪烁体时，可以使其分子或离子激发或电离，这些受激的分子。
离子退激时放出大量光子，这些光子一般在可见光到紫外光范围（这些光子
辽宁科技大学物理实验报告
辽宁科技大学物理实验报告
辽宁科技大学物理实验报告
参加物理实验的学生须知
1、大学物理实验是培养学生基本实验技能和科学素养的必修课程，是国家高教部所规定的重点基础课程之一，本课程独立设课，实行开放式管理。
2、开放性大学物理实验室是利用局域网实现实验室资源的管理和利用的。
建立有学生预约实验功能模块、学生成绩管理功能模块以及管理人员维护模块。
学生在上课前应首先通过校园网预约实验。
3、学生可根据自身的情况预约一个阶段的实验个数（必须是教学计划规定的个数），实验项目、实验时间（课节）等。
预约实验必须慎重，每次所约实验做完后方能预约下一个实验，一旦预约，除病假（见医院假条）和教务处停课和调课通知外，不能在上课前更改，无故预约不到者，当次实验记零分。
4、学生在预约实验时，要立刻更改原始密码，防备别人窃取已经预约的实验及成绩。
如果要撤消预约必须于实验的前两天，否则按违约处理，只有撤约后才能重新预约选课。
没有预约不能上课。
学生要时常注意网上通知，及时了解教学变化等各类信息。
5、确定实验时间后每个学生都必须在实验前认真完成实验的预习并写出实验预习报告，准备好原始记录纸（B5型的纸），按约定的时间，并且持有学生证或考试卡到实验室上课。
6、上课前教师要检查学生实验预习报告，未预习或预习错者，不得做实验。
7、迟到十分钟以上者、不得做实验。
学生在实验室实验时，必须遵守学校制定的《学生守则》的各项规定和实验中心制定的各类实验设备的操作规程，如有违反，将按学校的有关条列进行处罚。
8、学生应在实验过程中独立完成全部实验内容，原始的数据记录必须经过任课的教师签字方能生效。
实验数据不合格的学生酌情重做或取消实验成绩。
9、对代做实验的学生双方处于实验成绩零分，抄袭实验数据者，当次实验记零分。
10、实验结束时，要按照实验室的要求，认真填写实验登记册规定的有关内容，已备出现问题时及时的查找原因。
11、实验后要认真完成实验报告，包括分析结果、处理数据、绘制曲线及图表等(参看“撰写物理实验报告的要求”)。
并且在规定的时间内将完成的报告投递到所属实验的报告箱内或按任课教师的要求及时上交报告。
辽宁科技大学物理实验教学中心。