放射性核素γ射线谱的认识与测定 2011要点

三、仪器—高纯锗伽马能谱仪
探测器（HPGe)探头(晶体＋前置放大 器＋低温装置)；
多道脉冲幅度分析器（MCA) (一般大 于4000道，现在一般都带有数字稳谱 功能)；
计算机(谱解析软件及定量分析软件)
仪器探测器结构
HPGe探测器工作原理
探测的射线进入灵敏区，产生电离，生 成大量的电子-空穴对，在外加电场作 用下，电子和空穴分别迅速向正负两极 漂移、被收集，在输出电路中形成脉冲 电信号
被测样品中的第j种核素的比活度为
Qj
C ji ( Aji Ajib ) WD j
Aji为被测样品第j种核素的第i个特征峰的全能峰净面积 （cps）： W为被测样品的净干重（kg）； Dj为第j种核素校正到采样时的衰变校正系数。
实验报告
绘制能量刻度曲线（线性拟合） 简述伽玛能谱定量分析的原理及方法；
定性: 识别放射性核素(利用特征伽玛射 线谱)
定量: 相对比较法 效率刻度法
相对比较法
分别计算出标准源和样品中各特征峰的 全能峰面积,按以下公式计算出标准源 的刻度系数
标准源中第j种核素中第i个特征峰的刻度系 数为
C j,i
标准源种第j种核素的活度（Bq） A ji标 A jib
Aji标为标准源谱线中第j种核素的第i个特征峰的全能峰净 面积（cps）； Ajib为本底谱线中第j种核素的第i个特征峰的全能峰净面 积（cps），若本底谱线中不含有第j种核素，则该值为0 ；
能量刻度
• 用60Co、137Cs、及发射多种γ射线的152Eu等能 量刻度源刻度γ谱仪系统的能量响应，将道数与 能量一一对应起来,能量刻度首先要识别核素，再 确定MCA道数与能量的关系
N
E Baidu Nhomakorabea
AnC n
n0
C是能量为E的γ射线全能峰峰位道址，无量纲， An为拟合参数，单位为keV
伽玛能谱分析的原理
了解能量刻度方法； 理解低本底相对法γ谱定量分析原理。
二、实验内容
认识137Cs单能源的仪器谱（复杂谱） 学习用152Eu放射源进行探头能量刻度
的方法； 采集并观测226Ra的γ射线谱，认识镭
组γ射线谱的主要成份，学习伽马谱 定性分析原理； 采集混合体标准源谱线，了解伽马谱 定量分析原理。
半导体探测器中的电子－空穴对称为探 测器的信息载流子，3eV(半导体探测 器)。
HPGe探测器工作原理
Q E q W
Q V
CF
Er-伽玛射线能量 q-电子电荷
W-产生电子-空穴电离能 Q-输出电荷 V-脉冲幅度 CF-反馈电容
1－0.8mm不锈钢丝；2 －玻璃钢支柱；3－活性 炭；4－内胆；5－镀铝 涤纶薄膜；6－真空室外 套；7－多孔套管；8－ 活性炭；9－导冷棒；10 －外壳；11－定位器和 套卡；12－前置电极； 13－导线螺钉；14－晶 体台；15－电极支架； 16－下电极；17－晶体； 18－屏蔽罩；19－真空 罩；20－氟橡胶密封圈； 21－真空室外壳；22－ 液氮注入管道；23－内 胆颈管；24－液氮。
感兴趣区域 ROI （region of interested）
本底 毛面积 Gross area 净面积 Net area
毛面积Ag（ Gross area）
由全能峰（ROI）覆盖的所有道的计数 的总和为总面积计数
h
Ag
Ci
il
净面积An（ net area）
全能峰的净面积就是可变总面 积减去可变计算的本底
RADIATION & ENVIRONMENT LABARATORY
实验三
放射性核素γ射线谱的认识及 活度测定
——HPGe数字化γ谱仪
地球物理与信息技术学院
一、实验目的
了解半导体γ谱仪及相应数据采集软件 的一般操作使用方法；
了解天然放射性核素铀、镭、钍、钾和 人工放射性核素137Cs、60Co等的特征γ 射线谱；
思考题
如果某一个核素放出几种不同能量的γ 射线，γ谱分析时用一种能量还是用几 种能量 ?
用γ谱分析方法测定样品中镭含量时， 样品为什么要密封30天以上？
多道脉冲幅度分析器（MCA)
多道脉冲幅度分析器，脉冲信号幅度分布的 仪器。它把脉冲信号按幅度的大小进行分类 并记录每类信号的数目。
主要由模数转换（ADC）、地址编码器和存 储器构成；探测器将不同能量的伽马射线换 成幅度与能量成正比的脉冲信号，输入到 ADC，转化成数字表示，进入编有地址的存 储器中
每个地址存储器为一道，设有一个计数器。 每存一次使该道读数加一
1万六千道，采用８１９２道，两道作为一道 输出
四、实验步骤
开机并稳定半小时以上； 测量１３７Cs标准源； 测量１52Ｅu标准源，进行能量刻度； 测量镀镭指南针； 测量样品的特征γ射线谱。
基本概念
全能吸收峰：光子的能量都阻止在 晶体（耗尽层）里，形成的脉冲峰