伽马γ能谱测量分析近代物理实验报告
实验报告γ射线能谱测定及γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定
实验报告γ射线能谱测定及γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定γ射线能谱测定以及γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定实验报告摘要原子核的能级跃迁可以产生伽马射线，通过测量γ射线的能量分布，可确定原子核激发态的能级，这对于放射性分析，同位素应用及鉴定核素等都有重要意义。
同时通过学习了解伽马射线与物质相互作用的特性,测定窄束γ射线在不同物质中的吸收系数μ。
本实验通过使用伽马闪烁谱仪测定不同的放射源的γ射线能谱；根据当γ光子穿过吸收物质时，通过与物质原子发生光电效应、康普顿效应和电子对效应损失能量。
闪烁体分子电离和激发，退激时发出大量光子，闪烁光子入射到光阴极上，光电效应产生光电子，电子会在阳极负载上建立起电信号等原理，对γ射线进行研究。
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，波长短于0.2埃的电磁波，具有很强的穿透性。
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，通过电子学仪器得到它的能谱图。
实验中使用NaI单晶γ闪烁谱仪对γ的能谱进行测定。
最后得到γ射线在160道数及320道数位置的一些相关数据。
在这些位置它的数量和能量的值都比较合适，有一定数量，又有一定的穿透能力。
实验中将了解NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪是如何测量γ射线的能谱，NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪的结构、原理与特性；掌握NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪整套装置的操作、调整和使用方法。
并通过对137Cs和60Co 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以及通过该实验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。
在第一个实验的基础上，采用NaI闪烁谱仪测全能峰的方法测量137Cs的γ射线在铅、铝材料中的吸收系数。
并且通过实验对核试验安全防护的重要性有初步的认识。
关键词γ射线吸收系数μ60Co、137Cs放射源能谱NaI单晶γ闪烁谱仪多道分析器引言γ射线首先由法国科学家P.V.维拉德发现，γ射线是光子，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γ射线。
γ射线的能谱测量和吸收测定_实验报告
γ射线能谱的测量【摘要】某些物质的原子核能够发生衰变，放出我们肉眼看不见也感觉不到的射线，γ射线产生的原因正是由于原子核的能级跃迁。
我们通过测量γ射线的能量分布，可确定原子核激发态的能级，这对于放射性分析，同位素应用及鉴定核素等都有重要意义。
因此本实验通过使用γ闪烁谱仪测定不同的放射源的γ射线能谱。
同时学习和掌握γ射线与物质相互作用的特性,并且测定窄束γ射线在不同物质中的吸收系数μ。
【关键词】γ射线能谱γ闪烁谱仪【引言】从1896年的法国科学家贝可勒尔发现放射性现象开始，经过居里夫人等一系列科学家对一些新放射性元素的发现及其性质进行研究的杰出工作后，人类便进入了对原子核能研究、利用的时代。
而原子核衰变能放出α、β、γ三种射线，这些射线可以通过仪器精确测量。
本次实验主要研究γ射线，通过对γ射线谱的研究可了解核的能级结构。
γ射线有很强的穿透力，工业中可用来探伤或流水线的自动控制。
人体受到γ射线照射时，γ射线可以进入到人体的内部，并与体内细胞发生电离作用，电离产生的离子能侵蚀复杂的有机分子，如蛋白质、核酸和酶，它们都是构成活细胞组织的主要成份，一旦它们遭到破坏，就会导致人体内的正常化学过程受到干扰，严重的可以使细胞死亡。
因此本次实验研究了不同材料对于γ射线的吸收情况这是非常具有实际意义的，比如在居民区制造防空洞的时候可以使用一定厚度的抗辐射材料确保安全，而且在核电站、军事防护地以及放射源存放处等地方我们都有必要使用防辐射材料。
γ射线与物质的相互作用主要是光电效应、康普顿散射和正、负电子对产生这三种过程，如下图所示。
本实验主要研究的是窄束γ射线在物质中的吸收规律。
所谓窄束γ射线是指不包括散射成份的射线束，仅由未经相互作用或称为未经碰撞的光子所组成。
窄束γ射线再穿过物质时，由于上述三种效应，其强度就会减弱，这种现象称为γ射线的吸收。
γ射线强度随物质厚度的衰减服从指数规律。
本次实验仪器如下：NaI 闪烁谱仪，γ射线源137Cs 和60Co ，高压电源放大器，Pb,Al 吸收片各四片，计算机NaI(TI)闪烁探测器的结构如下图所示。
南京大学近代物理实验-γ射线的能量和强度测量
γ射线的能量和强度测量摘要：闪烁探测器是利用某些物质在射线作用下受激发光的特性来探测射线的仪器。
本实验利用NaI（Tl）闪烁谱仪，进行γ射线的能量和强度测量。
关键词：NaI（Tl）闪烁谱仪，能量分辨率，探测效率一、实验目的1.了解NaI（Tl）闪烁谱仪的组成，基本特性及使用方法。
2.掌握测量γ射线的能量和强度的基本方法。
二、实验原理2.1γ射线与物质的相互作用γ射线与物质的相互作用主要是光电效应、康普顿散射和正负电子对产生三种过程。
(1)光电效应：入射γ光子把能量全部转移给原子中的束缚电子，将其打出形成光电子。
由于电子束缚能一般远小于入射γ光子的能量，所以光电子动能近似等于入射γ光子的能量。
(2)康普顿散射：入射γ光子与核外电子发生非弹性散射。
设入射γ光子能量为hν，散射光子能为hν′，则反冲康普顿电子的动能Ee为Ee=hν−hν′康普顿散射后散射光子能量与散射角θ的关系为hν′=hν/[1+α(1−cosθ)] (1)其中α=hν/m e c2为入射γ射线能量与电子静止质量之比。
由(1)式可得，当θ=0时，hν=hν′，这时Ee=0，即不发生散射；当θ=180°时，散射光子能量最小，为hν/(1+2α)，这时康普顿电子的能量最大，为Ee max=hν·2α/(1+2α)(2)所以康普顿电子能量在0至Ee max之间变化。
(3)正负电子对产生：当γ射线能量超过2 m e c2(1.022MeV)时，γ光子受原子核或电子的库仑场的作用可能转化为正负电子对。
入射γ射线能量越大，产生正负电子对的几率也越大。
在物质中正电子的寿命很短，当它在物质中耗尽自己的动能，便同物质原子中的轨道电子发生湮灭反应而变成一对能量各为0.511MeV的γ光子。
2.2闪烁谱仪结构与工作原理NaI(Tl)闪烁谱仪由探头，高压电源，线性放大器，多道脉冲幅度分析器及部分组成。
射线通过闪烁体时，闪烁体的发光强度与射线在闪烁体内损失的能量成正比。
γ射线能谱测量
γ射线能谱测量——物理0805 乔英杰u200810200王振宇u200810256实验背景：19世纪下半叶，物理学家对X射线和阴极射线进行了大量的研究，导致了放射性、电子以及α、β、γ射线的发现，这些射线的发现同时也为原子科学的发展奠定了基础。
自20世纪进入原子能时代，科学家对射线进行了更进一步的研究，射线在科学技术中开始渗透，根据γ射线具有波长短、能量高、穿透能力强和对细胞有很强的杀伤力的特性，γ射线的应用也成了一门新兴产业，现在它已经应用到了国民经济和社会生活的各个领域，特别是在工农业、医疗卫生和生物学方面取得了巨大的成果和效益，为科学技术和人类历史的进程起了巨大而深刻的影响。
目前γ射线的应用正在蓬勃快速的发展，应用领域仍在不断拓宽，它以低能耗、无污染、无残留、安全卫生等优点，深受众多行业的青睐，可是，其危害性也不容忽视。
我们需要对γ射线深入了解，才能在降低其危害性的同时让其更好的为我们服务。
本实验采用闪烁探测器和多道脉冲幅度分析器对γ射线的能量分布谱进行测量，以便我们了解用闪烁探测器测量γ射线的方法，学会分析能谱的特征及其影响因素。
实验原理：1、闪烁探测器工作原理：闪烁探测器探测γ射线时，γ光子与物质作用不直接产生电离，而是发生光电效应、康普顿效应、电子对效应，闪烁体的原子、分子、电离或激发的作用来自三种效应所产生的次级电子。
这样，我们就得到了对应于γ射线能量强度的电信号。
之后，光电倍增管将所得电信号放大（倍增管阴极与阳极之间有十余个打那级，每个打那级均发生电子的倍增现象），其阳极最后收集电子的电极，与射级跟随器电路相连，使收集到的电子流以电压脉冲的方式输出。
2、γ闪烁能谱仪的工作原理：如下图（1）所示，整个仪器的信号传递大致是：由γ射线放射源放出的γ射线被闪烁探测器接受并转换为电压脉冲，前置放大器和脉冲放大器对探测器输出的电压脉冲进行放大，最后这些脉冲被多道分析器采集、处理。
多道分析器的到是指在分析器中存在的记录不同高度脉冲的位置。
伽马γ能谱测量分析近代物理实验报告
γ能谱的测量中山大学 2013级材料物理供参（吓）考（你），此报告真心累数据处理注：本实验所有数据来自文件“蝙蝠侠”一、改变高压，保持其他条件不变（通道数1024）观察137Cs能谱变化图1 改变高压，137Cs能谱变化曲线图分析：1.137Cs的γ能谱应该呈现三个峰和一个平台的连续分布，从通道低到高依次为X射线峰、反散射峰、康普顿效应贡献的平台以及反映γ能量的全能峰。
高压越大，统计越明显。
2.随着高压增大，全能峰向右移动，并且高度下降、宽度增大。
因为闪烁谱仪能量分辨率不变，高压增大，道址增大，∆V V又不变，则∆V大，故宽度变大，高道址的粒子数减少，高度下降。
二、改变通道数，保持其他条件不变（高压500V）观察137Cs能谱变化分析：（见图2）1.由于通道数1500后粒子数很少，能谱曲线趋于横轴，故横坐标只取到1500，方便观察。
2.道数越小，全能峰对应的道址越小，全能峰也越高、越瘦。
因为道数越小，则每个道址包含的能量间隔越大，统计的粒子个数就越多，从而使全能峰越高。
三、60Co的γ能谱曲线图（500V，通道数2014）图3 60Co的γ能谱曲线图分析：1.因为全能峰可以表示γ射线的能量，60Co两个峰对应的射线能量在图中标出，分别为1173keV、1333keV。
2.为探究能谱仪的效率曲线，需要知道每个核素测量所得能谱图的全能峰面积。
计算方法如下：全能峰面积即图中峰与底部线段所围成的面积，可用能谱曲线下的面积减去线段两端与横轴所围成的梯形面积，而能谱曲线下的面积可用线段之间所有道址对应的粒子数的加和来表示。
加和结果通过matlab进行求和而得。
虽然计算方式较为粗糙，但基本符合。
对于左侧全能峰：S(E)1=7287-(27+60)*(626-551)/2=3981对于右侧全能峰：S(E)2=5824-(27+13)*(726-626)/2=3824四、137Cs的γ能谱曲线图（500V，通道数2014）图4 137Cs的γ能谱曲线图分析：1.全能峰面积为：S(E)=9916-(13+2)*90/2=92412.137Cs的γ能谱呈现三个峰和一个平台的连续分布，A为全能峰，这一幅度的脉冲是0.662MeV的γ光子与闪烁体发生光电效应产生的。
γ能谱实验1
γ能谱实验1近代物理仿真实验—γ能谱实验γ能谱实验和原⼦的能级间跃迁产⽣原⼦光谱类似，原⼦核的能级间产⽣γ射线谱。
测量γ射线强度按能量的分布即γ射线谱，简称γ能谱，研究γ能谱可确定原⼦核激发态的能级，研究核蜕变纲图等，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。
在科研、⽣产、医疗和环境保护各⽅⾯，⽤γ射线的能谱测量技术，可以分析活化以后的物质各种微量元素的含量。
测量γ射线的能谱最常⽤的仪器是闪烁谱仪，该谱仪在核物理、⾼能离⼦物理和空间辐射物理的控测中都占有重要地位，⽽且⽤量很⼤。
本实验的⽬的是学习⽤闪烁谱仪测量γ射线能谱的⽅法，要求掌握闪烁谱仪的⼯作原理和实验⽅法，学会谱仪的能量标定⽅法，并测量γ射线的能谱。
⼀实验⽬的（1）学习⽤闪烁谱仪测量γ射线能谱的⽅法（2）要求掌握闪烁谱仪的⼯作原理和实验⽅法，（3）学会谱仪的能量标定⽅法，并测量γ射线的能谱⼆实验原理根据原⼦核结构理论，原⼦核的能量状态时不连续的，存在分⽴能级。
处在能量较⾼的激发态能级E2上的核，当它跃迁到低能级E1上时，就发射γ射线（即波长约在1nm-0.1nm间的电磁波）。
放出的γ射线的光量⼦能量hγ= E2 - E1，此处h为普朗克常熟，γ为γ光⼦的频率。
由此看出原⼦核放出的γ射线的能量反映了核激发态间的能级差。
因此测量γ射线的能量就可以了解原⼦核的能级结构。
测量γ射线能谱就是测量核素发射的γ射线按能量的分布。
闪烁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。
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。
对于⽆机晶体NaI(Tl)⽽⾔，其发射光谱最强的波长是415nm的蓝紫光，其强度反映了进⼊闪烁体内的带电粒⼦能量的⼤⼩。
应选择适当⼤⼩的闪烁体，可使这些光⼦⼀射出闪烁体就被探测到。
γ射线能谱测量
γ射线能谱测量γ 射线能谱测量中的物质变化过程是：γ 射线（光子）→ 次级电子（三种相互作用）→ 荧光（光子，探头的闪烁体发出）→ 光电子（在打拿极上产生并倍增）→ 光电流打拿极上光电子激发更多次级电子，打拿极上所加电压对电子加速，使形成更多的电子，从而形成足够大的较稳定的可以被探测到的光电流。
电流与极间电压应该成正比关系，计数不能反映初始的电子产生数目，但能反映其统计规律，计数应该是由光电流的大小与单个电子的电量的比值所得到的。
示波器的幅度可以反映射线粒子的能量大小。
数据处理与结果○1 0(6.98，127.6) B (7.67，127.5) C (7.42，255.21)7.42 V U 0.69 V 0.69 W=100%8.97%7.67O A U U U =∆=∆⨯== ○20截距=-0.04473 G=斜率=0.1962线性方程 E(x )0.19620.04473p O p p E E Gx x ==+=- 实验分析○1 示波器上的波形有一波幅最大的曲线，下面的弥漫区域还有小的波形。
这是因为在闪烁体中发生了光电效应，康普顿效应，电子对效应，这三种效应中，光电效应最强，产生的次级电子最多，对应着波幅最大的波形，下面的小波形则是由康普顿效应造成的，其强度要弱于光电效应。
○2 γ射线是单能射线，其对应的能谱应该是单一的分立的，但是我们测得的能谱却是连续的。
这是因为三种效应激发出的电子的能量是不一样的，加上闪烁体分辨能力低,还有其它电子学的干扰存在，因此闪烁体谱仪测量单能射线不可能就一单能峰值。
○3实验中用示波器观察波形的时候，为什么要将光电峰置于8伏左右？我猜想是：示波器的波幅实际上是反应的电流的强弱，光电峰的强度应该是在8伏左右；电子在经过单道分析器的时候，是需经过选择的，只有能量介于某一道宽内的时候才能通过，在设置好道宽后，通过调节阈值就可以测得不同能量的电子了，表现出不同的光电流强度和计数率的变化，也可以解释为什么我们测得的是一条连续的曲线了。
伽马γ能谱测量分析近代物理实验报告
伽马γ能谱测量分析近代物理实验报告近代物理实验报告：伽马γ能谱测量分析摘要：伽马射线是高能电磁辐射，具有较高的穿透能力和较高的能量。
本实验通过使用伽马能谱仪测量伽马射线的能谱，并分析得到的数据，研究不同放射源的放射性产物。
引言：伽马能谱测量是现代核物理实验中的一项重要技术手段。
伽马能谱测量可以提供关于放射源的重要信息，如能量跃迁和原子核结构等。
在本实验中，我们将使用伽马能谱仪测量不同放射源的伽马射线能谱，并通过数据分析得出相关结论。
实验设备与原理：实验使用的伽马能谱仪由探测器、多道分析器和计算机组成。
探测器用于探测伽马射线，将其转化为电信号。
多道分析器用于将电信号转换为频率信号，并将其进行分析和计数。
计算机用于控制实验设备和记录实验数据。
实验步骤：1.打开伽马能谱仪，预热一段时间使其稳定。
2.将放射源放置在探测器附近，并设置适当的探测器和源的距离。
3.开始测量并记录数据，包括每个能道的计数值和对应的能量值。
4.测量不同放射源的能谱，并记录观察到的峰值位置和计数值。
5.分析数据，绘制能谱图，并利用峰位与能量的关系确定放射源的能量特征。
实验结果与讨论：通过与已知伽马能量的标准源进行对比，我们发现通过测量得到的能谱图中的特征峰位对应的能量与标准源的能量相符合，证明测量结果的准确性和可靠性。
同时，我们还发现不同放射源的能谱特征略有差异，这表明放射源的核结构和核能级跃迁的能量差异。
通过分析能谱图，我们可以得到放射源的能级结构和核衰变方式等信息。
结论：通过伽马能谱测量分析，我们可以获得一种放射源的能级结构、核衰变方式和核能级跃迁的能量差异等信息。
伽马能谱测量是一种重要的实验技术手段，被广泛应用于核物理、天体物理等领域的研究中。
[1]“伽马能谱测量技术及应用”，《中国核物理》，2002年，29卷(1)：43-49[2]“准确测量伽马射线能谱技术研究”，《物理学报》，2024年，59卷(3)：2457-2463[3]“伽马能谱测量及数据分析”，《核物理学报》，2005年，22卷(2)：97-103。
γ射线能谱的测定实验报告
γ射线能谱的测定【摘要】：本实验主要通过测量γ的能谱和采用NaI( Tl) 闪烁谱仪测全能峰的方法测量了137Cs 和60 Co 的γ射线在铅铜中吸收，对137Cs( 0. 661 MeV) 分别为1. 213、0. 642、0. 194 cm- 1, 与公认值相差均约1%; 对60Co 分别为0. 674、0. 481、0. 149 cm- 1 , 与公认值相差均在5%以内。
本实验就是利用探测器的输出脉冲幅度与入射粒子能量成正比的规律来测得能量与其强度的关系曲线。
通过对CS、CO能谱的测定，可以加深对γ射线能量与强度的关系，γ射线与物质相互作用的理解；可以进一步了解NaI(T )闪烁谱仪原理，特性与结构，掌握NaI(T )闪烁谱仪的使用方法以及鉴定谱仪的能量分辩率与线性。
【关键词】：γ射线、能谱、NaI（Tl）γ闪烁谱仪【引言】：γ跃迁可定义为一个核由激发态到较低的激发态, 而原子序数Z 和质量数A 均保持不变的退激发过程, 是激发核损失能量的最显著方式跃迁可定义为一个核由激发态到较低的激发态, 而原子序数Z 和质量数A 均保持不变的退激发过程, 是激发核损失能量的最显著方式。
闪烁探测器是利用某些物质在射线作用下会发光的特性来探5g射线的仪器。
它的主要优点是：既能探测各种类型的带电粒子，又能探测中性粒天既能测量粒子强度，又能测量粒子能氨并且探测效率高，分辨时间短。
它在核物理研究和放射性同位索的测量中得到广泛的应用。
本实验的目的是了解NaI(T1)闪烁谱仪的原理、特性与结构，掌捏NaI(T1)闪烁谱仪的使用方法，鉴定潜仪的能量分辨率和线性，并通过对于y射线能谱的测量，加深对y射线与物质相互作用规律的理解。
【实验方案】：实验原理原子核的衰变产生γ射线，不同能级间的衰变跃迁可以产生不同能量的γ射线，我们可以通过射线探测器对这些γ射线的能谱分析就可以推断出原子核的一些性质。
射线探测器的是根据射线与物质的相互作用规律研制的，可分为“信号型”和“径迹型”，本实验用的NaI（T1）单晶γ闪烁谱仪就是属于信号型。
近代物理实验报告—γ能谱用β粒子验证相对论动量-能量关系
γ能谱用β-粒子验证相对论动量-能量关系【摘要】 本实验通过测量高速运动的β-粒子的动量与能量关系研究了经典力学与相对论力学在高能端的差异性。
证明牛顿力学只适用于低速运动的物体，当物体的速度接近光速时，必须使用相对论力学。
关键词：经典力学、狭义相对论、γ能谱、-β粒子一、引言爱因斯坦狭义相对论揭示了高速运动物体的运动规律，创立了全新的时空观，适用于近代物理各个领域，尤其是核物理和粒子物理方面。
通过实验学习γ光子和β-粒子与物质的相互作用以及β磁谱仪和β闪烁谱仪的测量原理和使用方法。
二、实验原理1、牛顿力学动量与动能之间的关系牛顿的绝对时空观认为时间和空间是具有绝对性的两个独立的概念，力学相对性原理说明：同一物体在不同惯性参照系中观察到的运动学量可通过伽利略变换互相联系，即力学规律在伽利略变换下不变。
在牛顿力学中，任何物体的质量m 0都是一个常量，当其以速度υ运动时，其动量p 和动能E k 分别为：p =m 0v （1）k E =2012m v （2） 所以动量与动能的关系为：k E =2012p m （3）2、狭义相对论中动量与动能之间的关系19世纪末至20世纪初，人们试图将伽利略变换和力学相对性原理推广到电磁学和光学时遇到了困难。
实验证明牛顿力学对高速运动的物体是不适用的，爱因斯坦在1905年提出了狭义相对论并导出从一个惯性系到另一个惯性系的洛伦兹变换变换方程。
在洛伦兹变换下，质量和速度v 的关系为:m =（4）其中m 0是物体的静止质量，电子质量m 0=0.91093897×10-30kg ，而动量p 和能量E 的表达式为：（5） p mv ==E=mc 22 其中 （6）其中20m c 为物体静止时的能量，称为静止能量。
物体的动能E k = mc 2-20m c ，所以可以推导出动量与动能之间的关系：E k20m c （7）物体的动能也可以写成：（8） 当粒子在做低速运动时β<<1， （10）此时相对论的动量动能关系和牛顿力学的近似相同。
陈孝章近代物理伽马射线能谱的测量
近代物理实验报告NaI(TI)γ闪烁谱仪及γ射线能谱的测定学院数理与信息工程学院班级物理091姓名陈孝章学号09180120时间 2011年10月31日NaI(TI)γ闪烁谱仪及γ射线能谱的测定【摘要】放射性物质中含有许多不稳定的原子。
这些原子在核衰变时辐射出伽马等射线和中子流等，并且具有一定的能量。
伽马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。
实验中将了解NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪是如何测量γ射线的能谱，NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪的结构、原理与特性；掌握NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪整套装置的操作、调整和使用方法。
并通过对137Cs和60Co 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以及通过该实验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。
在第一个实验的基础上，采用NaI闪烁谱仪测全能峰的方法测量137Cs的γ射线在铅、铝材料中的吸收系数。
并且通过实验对核试验安全防护的重要性有初步的认识。
【关键词】γ射线闪烁谱能谱统计涨落分辨率【引言】通过这个实验的实验内容，在实验之前，我有几个关于该实验的问题。
第一：反闪射峰是怎么形成的？第二：一个未知的γ源，要确定其能量，实验应该如何进行？第三：NaI(TI)闪烁探测器的工作原理是什么？我希望通过实验后能够把这些问题给弄明白。
【正文】一．Na I ( Tl) 闪烁谱仪系统通过查阅相关资料，我了解了伽马闪烁谱仪的基本工作原理以及整个的工作过程。
NaI(TI)闪烁探测器的结构如下图所示。
整个谱仪由探头（包括闪烁体，光电倍增管，射极跟随器），高压电源，线性放大器，多道脉冲幅度分析器等组成。
探测器结构闪烁探测器由闪烁体、光电倍增管和相应的电子放大器件三个主要部分组成。
（1）闪烁体: 闪烁体是用来把射线的能量转变成光能的。
本实验中采用含TI （铊）的NaI晶体作射线的探测器。
（2）光电倍增管: 光电倍增管的结构如图2。
(整理)NaI晶体谱仪及γ全能谱分析(338).
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。
γ射线能谱测量和γ射线吸收和物质吸收系数μ的测定
γ射线能谱测量和γ射线吸收和物质吸收系数μ的测定的实验报告许琪娜物理092 08070116摘要：本文主要简述了Nal（Tl）γ闪烁谱仪的结构和基本工作原理以及利用Nal （Tl）γ闪烁谱仪来测量γ射线能谱及γ射线吸收系数μ，具体实验操作过程以及实验中遇到的问题和解决方案。
关键词：γ射线能谱γ闪烁谱仪吸收系数引言：在放射性测量工作中，对射线的测量是一个非常重要组成部分，对射线的测量通常有强度测量和能谱测量两种方式。
NaI( Tl) 闪烁谱仪是一种常用的对射线进行能谱测量的谱仪，它与高纯锗谱仪相比具有探测效率高NaI( Tl) 晶体便于加工成各种形状，价格便宜等特点，因而在环境测量、工业在线检测以及监测等方面有着广泛的应用。
γ射线是波长短于0.2A 的电磁波，它由原子核能级间的跃迁而产生, 是继γ射线后发现的第三种原子核射线。
γ射线具有比X射线还要强的穿透能力，目前广泛的应用于工业探伤、测厚、冶金、自动化、医疗等方面。
研究不同物质对γ射线的线性吸收系数的测量方法, 这对于在工业应用中对γ射线进行防护，以及用γ射线准确检测各种容器内所储存的液体、浆体或固体物料的位置, 都具有重要的意义。
正文：一．NaI( Tl) 闪烁谱仪1.如图为实验装置。
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。
其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得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。
2.γ闪烁谱仪的调试方法：连接好实验仪器接线，高压为正极，所用的高压电缆在插头处有红色橡皮套，一头接探头后座，一头接仪器盒后面的+HV输出。
近代物理实验2-2闪烁计数器及γ能谱测量
闪烁计数器及γ能谱测量方啸（南开大学物理科学学院，天津 300071）【摘要】本文介绍了闪烁计数器的基本结构、工作原理，并阐述了闪烁谱仪测量γ能谱的原理和基本方法。
之后整理通过设计实验和分析数据测量了137Cs和60Co的γ射线脉冲谱，并求出了谱仪的能量分辨率。
【关键字】闪烁计数器闪烁体光电倍增管γ射线能量分辨率1.引言闪烁计数器(scintillation counter)是一种射线（α、β、γ射线等）探测器。
它利用一些物质在射线作用下的发光效率对射线进行探测，这些发光物质称为闪烁体。
闪烁计数器是1944年由Samuel Crowe Curran发明[1][2]。
闪烁计数器优点是效率高，有很好的时间分辨率和空间分辨率，时间分辨率可达10-9秒，空间分辨率可达毫米量级本文第二个部分先介绍了闪烁计数器的结构组成，阐述了其重要部件闪烁体和光电倍增管的工作原理。
第三部分分析了闪烁计数器的输出脉冲。
第四部分阐述了γ射线在闪烁体中发生的三种吸收作用。
第五部分说明了实际的脉冲分布情况，并计算了能量分辨率。
第六部分是实验的具体设计。
第七部分对实验获得的数据进行分析处理。
实验成功测得了137Cs和60Co的γ射线脉冲谱，并求出了谱仪的能量分辨率。
2.闪烁计数器基本结构图1 闪烁计数器实验装置图闪烁计数器由闪烁体、光电倍增管和前置放大器三部分组成（如图1），共同装在不透光的外壳内。
[3]图2 闪烁体的激发过程射线进入闪烁体，激发其中分子或结晶系统的电子，使处于激发态。
一部分电子回复到基态时，退激发放出光，其余的激发能转为分子热运动或晶格振动能等（见图2）。
若闪烁体吸收射线的能量为，闪烁体的发光效率为 ，闪烁体发光其每个光子平均能量为，则吸收的能量后闪烁体发出光子数为(1)对闪烁体的性能有如下要求：对射线的阻止本领大；发光效率高，且不随吸收能量大小而变；发光延续时间短；透明度好；易于制造加工,性能稳定等。
常用的闪烁体种类有无机晶体,有机晶体,有机溶剂,塑料,气体。
【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。
实验报告Ⅵ-γ射线能谱的测量,物质吸收系数的测定
γ射线能谱的测量与物质吸收系数μ的测定物理082班李春宇08180240摘要：本实验用Nal(Tl) 闪烁谱仪来测量Co和Cs 元素所发出来射线能谱图，并比较这两幅图可知Cs元素所发出射线的强度比Co强，换句话说不同物质所发出来的能谱是不一样的。
再利用Nal(Tl) 闪烁谱仪来测定射线的吸收与物质吸收系数，本实验主要是研究了同一放射源Cs不同物质不同厚度的吸收系数。
关键词：射线能谱图吸收系数引言：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。
一、实验背景核物理：A、发展初期1896年，贝可勒尔发现天然放射性，这是人们第一次观察到的核变化。
现在通常就把这一重大发现看成是核物理学的开端。
此后的40多年，人们主要从事放射性衰变规律和射线性质的研究，并且利用放射性射线对原子核做了初步的探讨，这是核物理发展的初期阶段。
在这一时期，人们为了探测各种射线，鉴别其种类并测定其能量，初步创建了一系列探测方法和测量仪器。
大多数的探测原理和方法在以后得到了发展和应用，有些基本设备，如计数器、电离室等，沿用至今。
探测、记录射线并测定其性质，一直是核物理研究和核技术应用的一个中心环节。
放射性衰变研究证明了一种元素可以通过衰变而变成另一种元素，推翻了元素不可改变的观点，确立了衰变规律的统计性。
统计性是微观世界物质运动的一个重要特点，同经典力学和电磁学规律有原则上的区别。
实验1 γ射线能谱的测量实验报告
近代物理实验报告γ射线能谱的测量学院数理与信息工程学院班级光信081班姓名陈亮学号08620114时间 2011年04月27日Υ射线能谱的测量班级：光信081 姓名：陈亮学号：08620114摘要：学会NaI(Tl)单晶Υ闪烁体整套装置的操作、调整和使用；在此基础上测量137Cs和60Co 的Υ能谱，求出能量变化率、峰康比、线性等各项指标，并分析谱形；了解多道脉冲幅度分析器在NaI(Tl)单晶Υ谱测量中的数据采集及其基本功能，在数据处理中包括对谱形进行光滑、寻峰，曲线拟合等。
通过测量137Cs和60Co的Υ射线的吸收曲线，研究Υ射线与物质（被束缚在原子中的电子、自有电子、库仑场、核子）相互作用的特性，了解窄束Υ射线在物质中的吸收规律及测量其在不同物质中的吸收系数。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
γ能谱的测量
中山大学 2013级材料物理
供参（吓）考（你），此报告真心累
数据处理
注：本实验所有数据来自文件“蝙蝠侠”
一、改变高压，保持其他条件不变（通道数1024）观察137Cs能谱变化
图1 改变高压，137Cs能谱变化曲线图
分析：
1.137Cs的γ能谱应该呈现三个峰和一个平台的连续分布，从通道低到高依次为X射
线峰、反散射峰、康普顿效应贡献的平台以及反映γ能量的全能峰。
高压越大，统计越明显。
2.随着高压增大，全能峰向右移动，并且高度下降、宽度增大。
因为闪烁谱仪能量
分辨率不变，高压增大，道址增大，∆V V又不变，则∆V大，故宽度变大，高道址的粒子数减少，高度下降。
二、改变通道数，保持其他条件不变（高压500V）观察137Cs能谱变化
分析：（见图2）
1.由于通道数1500后粒子数很少，能谱曲线趋于横轴，故横坐标只取到1500，
方便观察。
2.道数越小，全能峰对应的道址越小，全能峰也越高、越瘦。
因为道数越小，则
每个道址包含的能量间隔越大，统计的粒子个数就越多，从而使全能峰越高。
三、60Co的γ能谱曲线图（500V，通道数2014）
图3 60Co的γ能谱曲线图
分析：
1.因为全能峰可以表示γ射线的能量，60Co两个峰对应的射线能量在图中标出，分别为
1173keV、1333keV。
2.为探究能谱仪的效率曲线，需要知道每个核素测量所得能谱图的全能峰面积。
计算方法如下：
全能峰面积即图中峰与底部线段所围成的面积，可用能谱曲线下的面积减去线段两端与横轴所围成的梯形面积，而能谱曲线下的面积可用线段之间所有道址对应的粒子数的加和来表示。
加和结果通过matlab进行求和而得。
虽然计算方式较为粗糙，但基本符合。
对于左侧全能峰：S(E)1=7287-(27+60)*(626-551)/2=3981
对于右侧全能峰：S(E)2=5824-(27+13)*(726-626)/2=3824
四、137Cs的γ能谱曲线图（500V，通道数2014）
图4 137Cs的γ能谱曲线图
分析：
1.全能峰面积为：S(E)=9916-(13+2)*90/2=9241
2.137Cs的γ能谱呈现三个峰和一个平台的连续分布，A为全能峰，这一幅度的脉冲是
0.662MeV的γ光子与闪烁体发生光电效应产生的。
B是一个平台，为康普顿效应产生
的，散射光子逃逸，留下连续的电子谱。
C为反散射峰，没有被闪烁体吸收的γ光子与闪烁体周围的物质发生康普顿散射时，反散射光子可能进入闪烁体发生光电效应，从而造成了反散射峰。
D为X射线峰，Cs衰变产生β粒子，而变成激发态的Ba，放出内转换电子后，K层空缺，外层电子跃迁到K层产生X光子。
因为137Cs的γ射线能量
0.662MeV小于1.02MeV，故只发生光电效应和康普顿散射，而没有发生电子对效应。
五、133Ba的γ能谱曲线图（500V，通道数2014）
图5 133Ba的γ能谱曲线图
分析：
1.133Ba峰射线能量为356keV。
2.全能峰面积为S(E)=32545-(337+31)*60/2=21505
六、22Na的γ能谱曲线图（500V，通道数2014）
分析：
1.22Na峰射线能量为511keV。
2.全能峰面积为S(E)=4197-(51+49)*48/2=1797
图6 22Na的γ能谱曲线图
七、计算谱仪能量分辨率
对于单晶NaI(TI)γ谱仪来说，能量分辨率是以137Cs的0.662MeV单能γ射线的光电峰为标准的。
根据公式相对分辨率：η=∆V V，即谱线的半宽度比上峰值道址。
由实验数据及图4可得相关数据，并计算得：η=∆V V=320−198309=7.12%
谱仪能量分辨率的值一般在8-15%，较好的可达6-7%，依实验结果来看，实验所用谱仪能量分辨率比较好。
八、能量刻度曲线
放射源60Co 60Co137Cs 133Ba 22Na 道址592 684 309 145 237 能量/keV 1173 1333 662 356 511
表1 各种放射源全能峰对应的道址与能量
以表中数据作出能量刻度曲线如下图：
图7 能量刻度曲线
拟合直线方程为：y=1.824x+89.49。
相关系数为0.9997，拟合程度很高，线性很好。
与理论线性方程E(X P)=G X P+E0对比，
可得，G=1.824KeV为每道对应的能量间隔，即增益；
E0为零道对应的能量，为89.49KeV。
九、根据当前已知源活度，结合衰变纲图数据，做探测效率曲线
探测效率定义：ε(E)=S(E)TTT�，其中活度A=T0(0.5)t T12�，A0、T1/2查表得
T为测量时间，b为分支比，查阅资料可得，全能峰面积上面算得，整理：放射源133Ba 22Na 137Cs 60Co
能量/keV 356 511 662 1173/1333
A0/kBq 127.0 40.2 48.0 71.8
T1/2/年10.59 2.60 30.17 5.27
A/kBq 25.83 0.0613 27.45 2.93
T/s 100 1200 100 500
S(E) 21505 1797 9241 3981/3824
b/(Bq-s)-10.620 1.81 0.851 0.998/1.00
ε(E) 3.13% 1.35% 0.40% 0.27%/0.26%
表2 探测效率相关数据
图8 谱仪探测效率与能量关系曲线图
用能量、探测效率进行拟合得到ε(E)=9.745∗105 E−2.944+0.001461，相关系数为0.986，拟合程度较高。
十、计算未知探测源的射线能量，判断其种类，计算其活度。
图9 未知放射源的γ能谱曲线图
分析：
1.计算未知放射源的能量值，并估计其种类
由图可知，两个峰的道址（横坐标）分别为81、136
根据能量刻度曲线拟合方程y=1.824x+89.49，代入横坐标分别算得两个峰的能量分别为
E1=237.2KeV、E2=337.6KeV
对照放射源衰变纲图，估计未知元素为152Eu，与理论值比较得到表3
能量实验值能量理论值相对误差
全能峰1 237.2 KeV226.8 KeV 4.5%
全能峰2 337.6 KeV332.4 KeV 1.5%
表3 未知源能量数据分析表
相对误差较小，可以基本确定未知放射源为152Eu。
2.计算未知放射源的活度
根据探测效率的公式变形可得活度A=S(E)Tε(E)T
�
由图计算全能峰面积S(E)1=26342-(381+296)*(105-57)/2=10094
S(E)2=38992-(296+210)*(162-105)/2=24571
T=100s，b1=0.0755，b2=0.266，又根据实验能量值E1=237.2KeV、E2=337.6KeV 代入拟合方程：ε(E)=9.745∗105 E−2.944+0.001461
算得实验所测效率、活度实验值，并与152Eu的理论活度对比如下表：
ε(E)实验值A实验值/KBq A理论值/KBq 相对误差
全能峰1 10.06 132.90
140 5.1%
全能峰2 3.65 252.07 80.0%
表4 活度数据分析表
误差分析：
a.探测效率曲线拟合不够精确，因为数据点不够，而且拟合情况多样。
b.未知探测源实验测得能量比已知探测源的能量都低，可能不在合适的拟合范围内。
c.实验仪器本身不够精确；一些数据处理方法不够精确，如全能峰面积的计算、道址
选取等。