闪烁γ能谱测量实验报告
NaI(Tl)闪烁晶体γ能谱测量
NaI(Tl) 闪烁晶体γ能谱测量实验人：吴家燕学号：15346036一、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。
2、射线与闪烁体的相互作用当γ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。
图2 为示波器上观察到的单能γ射线的脉冲波形，谱仪测得的能谱图。
图3 是137Cs、22Na 和60Co 放射源的γ能谱。
图中标出的谱峰称为全能峰。
在γ射线能区，光电效应主要发生在K 壳层。
在击出K 层电子的同时，外层电子填补K 层空穴而发射X 光子。
在闪烁体中，X 光子很快地再次光电吸收，将其能量转移给光电子。
上述两个过程是几乎同时产生的，因此它们相应的光输出必然是叠加在一起的，即由光电效应形成的脉冲幅度直接代表了γ射线的能量（而非减去该层电子结合能）。
3、137Cs 能谱分析4、闪烁谱仪的性能能量分辨率探测器输出脉冲幅度的形成过程中存在着统计涨落。
即使是确定能量的粒子的脉冲幅度，也仍具有一定的分布，其分布示意图如图4 所示。
通常把分布曲线极大值一半处的全宽度称半宽度即 FWHM，有时也用表示。
半宽度反映了谱仪对相邻脉冲幅度或能量的分辨本领。
因为有些涨落因素与能量有关，使用相对分辨本领即能量分辨率η更为确切。
一般谱仪在线性条件下工作，故η也等于脉冲幅度分辨率，即对于一台谱仪来说，近似地有对于单晶谱仪来说，能量分辨率是以137Cs 的0.662MeV 单能γ射线的光电峰为标准的，它的值一般在8-15%，最好可达6-7%。
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。
三级大物实验报告-用闪烁谱仪测γ射线能谱
E cot 1 m c2 0
tan 2
（3）
由式（2）给出，当 180 时，反冲电子的动能 Ee 有最大值，此时
E max E m0 c 2 1 2 E
（4）
这说明康普顿效应产生的反冲电子的能量有一上限最大值，称为康普顿边界 EC。 3．电子对效应： 当 γ 光子能量大于 2m0 c 2 时，γ 光子从原子核旁边经过并受到核的库仑场作用， 可能转化为一个正电子和一个负电子，称为电子对效应。此时光子能量可表示为 两个电子的动能与静止能量之和，如
（3） .实验仪器中测量时间的长短和放射源离接收器的位置的小偏差都会对实验 数据产生影响，由于射线的产生和传播都是随机的，这造成了很多的不确定性， 通过重复一段等长时间的测量取其平均能够减小由此带来的误差。
思考题 用闪烁谱仪测量 γ 射线能谱时，要求在多道分析器的道址范围内能同时测量出
137
Cs 和 60 Co 的光电峰，应如何选择合适的工作条件？在测量过程中该工作条件
60
Co
能量 0.661MeV 的光电峰在 464 道，能量为 1.17MeV 的光电峰在 826 道 能量刻度为 e== 826.2−464 =0.001405MeV
60 得 Co 右侧光电峰能量为：
1.17 −0.661
e×946.4=0.001405MeV× 946.4=1.329977MeV≈1.330MeV
E 2 (1 cos ) Ee m0 c 2 E (1 cos )
E m0 c 2 1 E (1 cos )
（2）
式中 m0 c 2 为电子静止质量，角度 θ 是 γ 光子的散射角，见图 2.2.1-2 所示。 由图看出反冲电子以角度 φ 出射，φ 与 θ 间有以下关系：
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。
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）。
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。
实验1 γ射线能谱的测量实验报告
γ射线能谱的测量光信息081 邵顺富 08620122摘要：本实验要求大家了解NaI（TI）闪烁探测器的结构，并对其工作原理有一定的认识。
γ射线射入闪烁体，通过光电效应、康普顿效应和电子对产生这三种效应，产生次级电子，再由这些次级电子去激发闪烁体发光。
所发之光被光电倍增管接收，经光电转换及电子倍增过程，最后从光电倍增管的阳极输出电脉冲。
分析、记录这些脉冲就能测定射线的强度和能量，从而得到γ射线的能谱。
关键词：闪烁探测器γ射线能谱引言：γ射线是原子核从激发态跃迁到较低能态时发射的波长很短的电磁辐射。
其能量由原子核跃迁前后的能级差来表示：γ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，即为“γ能谱”。
本实验采用NaI（TI）单晶闪烁谱仪测量“γ能谱”。
研究γ射线的能谱对于放射性核素的应用和研究原子核的能级结构有很重要的意义。
闪烁探测器在科学技术的许多部门有着十分重要的应用，它的主要优点是：既能探测各种类型的带电粒子，又能探测中性粒子，既能对辐射强度进行测量，又能对辐射的能量进行分析，而且探测效率高（比G-M计数器高几十倍），分辨时间短（约10 秒）。
通过本实验，你将学习掌握一种测量射线能量的方法：用NaI(Tl)闪烁探测器测量γ能谱。
正文实验背景γ辐射是处于激发态原子核损失能量的最显著方式。
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)。
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。
因此从理论上讲，γ射线可能的吸收和散射有12种过程，但在从约10KeV到约10MeV范围内，大部分相互作用产生下列过程中的一种：光电效应、康普顿效应、电子对。
实验目的1．了解闪烁探测器的结构、原理；2．掌握Nal（T1）单晶γ闪烁谱仪的几个性能指标和测试方法；3．了解和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。
用闪烁谱仪测γ射线能量
用闪烁谱仪测γ射线能量——PB04210251 敖欢欢一、 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，原子核阶跃放出的γ射线的光量子能量12E E hv -=。
1、γ射线与物质的相互作用 １） 光电效应 光电子的动能i e B E E -=γ （1）i B 为束缚电子所在壳层的结合能，γE 是入射γ光子的能量。
２） 康普顿效应γ光子与自由静止的电子发生碰撞，而将一部分能量转移给电子，使电子成为反冲电子。
反冲电子的动能e E 有最大值，此时γγE c m E E 2120max +=（4）这说明康普顿效应产生的反冲电子的能量有一上限最大值，称为康普顿边界E C 。
闪烁γ能谱仪是利用γ光子与闪烁体相互作用时产生次级带电粒子，进而由次级带电粒子引起闪烁体发射荧光光子，通过这些荧光光子的数目来推出次级带电粒子的能量，再推出γ光子的能量，以达到测量γ射线能谱的目的。
2、γ能谱的形状闪烁γ能谱仪可测得γ能谱的形状，图2.2.1-6所示是典型Cs 137的γ射线能谱图。
图的纵轴代表单位时间内的脉冲数目即射线强度，横轴代表脉冲幅度即反映粒子的能量值。
从能谱图上看，有几个较为明显的峰，1)光电峰e E ，又称全能峰，其能量就对应γ射线的能量γE 。
对Cs 137，此能量为0.661Ｍe Ｖ。
2)C E 即为康普顿边界，对应反冲电子的最大能量。
3、谱仪的能量刻度和分辨率 （1）谱仪的能量刻度如果对应MeV E 661.01=的光电峰位于Ａ道，对应MeV E 17.12=的光电峰位于Ｂ道，则有能量刻度MeV AB e --=661.017.1 （6）测得未知光电峰对应的道址再乘以e 值即为其能量值。
三、数据处理：1、 测量Cs 137的γ能谱光电峰位置与线性放大器放大倍数间的关系：400450500550600650700峰道址放大倍数[2006-4-2 20:06 "/Graph1" (2453827)] Linear Regression for Data1_B: Y = A + B * XParameterValueError------------------------------------------------------------ A 252.689093.7388B86.07273 1.05141------------------------------------------------------------ RSD NP------------------------------------------------------------ 0.9994 2.86498 10 <0.0001由以上分析很容易看出放大倍数与峰道址是成线性关系 R=0。
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。
闪烁γ能谱测量实验报告
学号：
γ 射线能谱测量实验系统框图
闪烁晶体主要使用 NaI(Tl)晶体，它的密度大（ρ = 3.67 g /cm），而且高原子序数 的碘（Z=53）占重量的 85%，所以对 γ 射线探测效率特别高，相对发光效率大，它 的光谱最强波长为 415nm 左右，能与光电倍增管的光谱响应较好的匹配，晶体的透明 性也好。测量 γ 射线时能量分辨率也是闪烁晶体中较好的一种。但是 NaI(Tl)晶体容 易潮解，吸收空气中水分会变质失效，所以一般 NaI(Tl)晶体使用时都是装在密封的金 属盒中。 γ射线与 NaI(Tl)晶体相互作用，会使其电离、激发而发射荧光，从闪烁体出来的光 子通过光导射向光电倍增管的光阴极，由于光电效应，在光阴极上打出电子。光电子经 过各级之间的电压加速、聚焦后射向打拿极。每个光电子在打拿极上击出几个电子，这 些电子射向后续的打拿极。所以，最后射向阳极的电子数目是很多的。阳极把这些电子 收集起来，转变成电信号并输出。
( Ek ) max
2(h ) 2 m0 c 2 h 2
可看出康普顿电子的动能可以从 0 到 ( EK ) max 连续分布。 电子对效应：当γ射线的能量超过 2 倍电子静止能量（ 2m0 c 2 1.023Mev ）时， γ光子在核场作用下，有可能转化为一对正、负电子，其几率随γ光子的能量增加而增 大。但是，当γ光子能量小于 1.5 Mev ，在 NaI(T1)闪烁晶体中产生正、负电子对的几 率甚小。 由此可见，γ光子与物质相互作用的特点是产生次级电子。这些次级电子的能量又 与γ光子所损失的能量相当，两者之间有确定的关系。通过对次级电子的数量和能量的 测定。也就可以确定γ光子的强度和能量。
1651 1216 868 809 714 722 709 754 791 924 91 5 4.9 4.8 4.7 4.6 4.5 4.4 4.3 4.2 4.1 4
闪烁记数器及伽马能谱测量
闪烁计数器及γ能谱测量赵志强物理四班0810290——————实验报告一、实验目的了解闪烁计数器的工作原理，熟悉其结构，并把握用闪烁谱仪测量γ谱的原理和大体方式，并测量Co 60和Cs 137的γ射线的脉冲谱。
二、实验原理（一）工作原理闪烁计数器探测射线的大体进程：在射线的激发下闪烁体发光。
所发之光被光电倍增管接收，经光点转换及电子倍增进程，最后从光电倍增管的阳极输出电脉冲。
分析、记录这些脉冲就能够测定射线的强度和能量。
（二）闪烁记数器的结构闪烁计数器探头中有闪烁体、光电倍增管和前置放大器，一起装在不透光的外壳内。
闪烁体吸收一个能量为E 入射粒子，在其激发下发射的光子数为N 。
这些光子打在光阴极上能打出PN 个光电子，P 称为光阴极的光电转换效率。
通过电子倍增在阳极可搜集到MPN 个电子。
那个地址为了简单，没有考虑光和电子在传输进程中的损失。
设阳极系统对地的等效电容为C ，那么在负载电阻足够大时（RC ＞＞闪烁体的 发光衰减时刻）,电压脉冲幅度为 此脉冲通过放大倍数为A 的线性放大器放大，最后取得脉冲 幅度为 （三）闪烁体的吸收 闪烁体吸收γ射线有光电效应，康普顿效应，电子对效应三种。
这三种吸收会阻碍到最后能谱的结构。
（四）能量分辨率 因为闪烁体的发光，光阴极的光电子发射，倍增极的次电子发射等都服从统计规律，存在必然的统计涨落；闪烁体各部份的发光效率和光的搜集效率可不能完全一样，光阴极各部份的灵敏度也有不同。
如此即便闪烁体吸收一束能量为E 的带电粒子，取得的脉冲幅度不是都等于V E ，而是以V E 为中心有必然的散布 三、实验装置 四、实验内容C e MPN V 光子=KE C h Ee AMP V ==νη（一）测Co60的γ射线的脉冲谱（二）测Cs137的γ射线的脉冲谱五、注意事项（1）放射源假设利用不妥，会有必然的危害。
实验前必需阅读《实验室规那么》并严格遵循执行（2）光电倍增管与碘化钠晶体系珍贵器材，并易损坏，利历时必需警惕，严防碰、摔及潮湿。
NaI(T1)闪烁谱仪测定γ射线的能谱
NaI （T1）闪烁谱仪测定γ射线的能谱09904047 周宁 [实验装置]NaI （T1）闪烁谱仪（FH1901型）一套，脉冲示波器（SBT-5型）一台，Cs 137γ源和Co 60γ源各一个。
[实验原理]一、γ射线与物质的相互作用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i E 一般小于γ射线的能量γE 。
所以： γγE E E E i ≈-=光电光电效应的截面光电σ随入射γ射线能量的增加而减小。
2．康普顿散射 核外自由电子与入射γ射线发生康普顿散射。
根据动量守恒的要求，散射和入射只能发生在一个平面内。
反冲康普顿电子的动能e E 为：'hv hv E e -=康普顿散射后散射光子能量与散射角θ的关系为： )cos 1(1'θα-+=hvhv 其中20c m hv =α康普顿电子的能量在0至αα212+hv之间变化。
3．正、负电子对的产生 当γ射线能量超过202c m （1.022MeV ）以后，γ光子受原子核或电子的库仑场的作用可能转化成正、负电子对。
入射γ射线的能量越大，产生正、负电子对的截面也越大。
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时，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。
二、仪器结构与工作原理1 反射层2 闪烁体3 硅油4光电倍增管 5 射极跟随器6 高压电源7 线性放大器8 单道分析器9 定标器10 示波器带电粒子通过闪烁体时，将引起大量的分子或原子的激发和电离，这些受激的分子或原子由激发台回到基态时就放出光子；不带电的γ射线先在闪烁体内产生光电子、康普顿电子及正、负电子对，然后这些电子使闪烁体内的分子或原子激发和电离而发光。
中子的探测，则是利用中子引起的核反应所产生的带电粒子，或中子与核碰撞时产生的反冲核，这些带电粒子和反冲核在闪烁体内引起发光。
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？
【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。
γ闪烁能谱测量
γ闪烁能谱测量姓名：蓝清风 学号：207213238 成绩： 实验目的1. 掌握γ闪烁探测的原理。
2. 掌握γ闪烁单道能谱仪的原理和使用方法。
3. 测量137Cs 的γ能谱并理解其意义。
实验原理γ射线是原子核由激发态跃迁到较低能太时的高能电磁辐射，研究γ射线能量对研究原子核结构有着极其重要的意义。
γ闪烁能谱仪是用来测量γ射线能谱的仪器，它具有探测效率高，分辨时间短，能量分辨率高等优点，同时，还能测量γ射线强度。
一. γ闪烁能谱仪原理。
γ闪烁能谱仪是利用γ射线与物质的相互作用时，产生的闪烁荧光现象来测量能谱，依据能谱曲线推算γ射线能量。
1. γ射线与物质相互作用。
γ射线与物质的相互作用主要有三种：光电效应、康普顿散射和电子对效应。
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，光子本身消失而把束缚电子打出来形成光电子这个过程称为光电效应。
这个光电子的动能为：k E h W ν=-其中W 为逸出功，远小于γ光子能量（W h ν<）。
因此光电子的动能近似认为等于γ光子能量。
康普顿散射：核外自由电子与入射γ射线发生康普顿散射。
根据动量守恒的要求，散射与入射只能发生在一个平面内。
设入射γ光子能量为，散射光子能量为′，康普顿散射后散射光子能量与散射角θ的关系为：1(1cos )h h a ννθ'=+-式中20h a m cν=，即为入射γ射线能量与电子静止质量e m 所对应的能量之比。
当时，这时0e E =，即不发生散射；当时，散射光子能量最小为12h aν+，这时康普顿电子的能量最大为m ax 212e a E h aν=+。
正、负电子对效应 当γ射线能量超过20(2 1.02)m c M eV =以后，γ光子受原子核或电子的库仑场的作用可能转化成正、负电子对,称为电子对效应。
此时光子能量可表示为两个电子的动能，如202e e E E E m c γ+-=++，其中，。
转化几率随γ光子的能量的增加而增大。
闪烁谱仪测γ射线能谱(278)
用闪烁谱仪测γ射线 4学号：PB04210278 姓名: 高通实验目的：学习用闪烁谱仪测量γ射线能谱的方法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。
实验原理： 1 光电效应i e B E E -=γ （1） 2 康普顿效应)cos 1(1)cos 1()cos 1(20202θθθγγγγ-+=-+-=E cm E E c m E E e （2）式中20c m 为电子静止质量，角度θ是γ光子的散射角， 反冲电子以角度φ出射，φ与θ间有以下关系：2tan 1cot 20θϕγ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=c m E （3） 当ο180=θ时，反冲电子的动能有最大值，此时γγE c m E E 2120max +=（4）实验内容（略）数据处理;1.放大倍数与峰道址的关系，测试数据和由数据画的图如下234567300400500600700800900可见峰道址和放大倍数成简单的线性关系并且平均增大一倍道址约增100。
Origin 拟和的曲线方程如下： Y = A + B * X Parameter Value Error------------------------------------------------------------ A 189.30809 14.37187 B 101.34333 3.11274------------------------------------------------------------ R SD N P------------------------------------------------------------ 0.99671 13.70154 9 <0.0001------------------------------------------------------------ 2．选择线性放大器的放大倍数为2.60倍，得到Cs 137的光电峰在400---500上图片。
闪烁伽马能谱测量实验报告
闪烁伽马能谱测量实验报告实验报告名称：闪烁伽马能谱测量实验报告一、实验目的1.学习和掌握闪烁伽马能谱测量的基本原理和方法；2.了解和熟悉闪烁伽马能谱测量设备的操作和使用；3.通过实验数据获取，研究样品中放射性核素的含量及分布；4.提高实验操作技能，培养实验数据分析和处理能力。
二、实验原理闪烁伽马能谱测量是利用闪烁计数器对放射性核素发出的伽马射线进行测量，以确定样品中放射性核素的种类和含量。
伽马射线为高能电磁辐射，可通过多种材料和器件进行探测。
闪烁计数器是利用闪烁材料（如NaI(Tl)晶体）将伽马射线能量转化为光子，然后通过光电倍增管将光子转化为电信号，最后由电子学读出。
根据薛定谔方程，闪烁伽马能谱测量可得到放射性核素发出的伽马射线的能量分布。
通过对不同能量的伽马射线的计数，可推断出相应能量的核素是否存在。
每种放射性核素都有其特征能量谱，因此通过对伽马射线的能量分布进行分析，可以确定样品中各种放射性核素的含量。
三、实验步骤1.样品制备：选取待测样品，将其研磨成粉末，并压制成直径约1cm，高度约1cm的圆柱体；2.仪器准备：开启闪烁计数器、多道脉冲分析器和计算机，设置仪器参数，确保仪器处于最佳工作状态；3.测量步骤：将制备好的样品置于闪烁计数器探头前，开始测量。
每隔30秒记录一次计数，持续60分钟；4.数据处理：将测量数据导入计算机，利用相关软件进行谱图分析和数据处理。
根据测量结果，计算各能量段的计数，并绘制能谱图；5.结果分析：根据计算结果和能谱图，确定样品中放射性核素的种类和含量。
四、实验结果与数据分析本次实验选取了土壤样品作为研究对象。
以下是实验数据记录：根据实验数据，我们绘制了以下能谱图（图1）：【请在此处插入图1】图1：闪烁伽马能谱图通过对能谱图的分析，我们发现土壤样品中含有多种放射性核素。
其中主要的核素为铀（U）和钍（Th），这是因为它们是地壳中含量最丰富的天然放射性核素。
我们还观察到一些较低丰度的其他核素，如钾（K）和其他稀土元素。
用闪烁谱仪测γ射线能谱
实验报告 （系别：0406 姓名：陈锋 学号：PB04210223 日期：实验题目：用闪烁谱仪测γ射线能谱实验目的：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。
实验原理：根据原子核结构理论，原子核的能量状态是不连续的，存在着分立能级。
处在能量较高的激发态能级2E 上的核，当它跃迁到低能级1E 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12E E hv -=。
1．闪烁谱仪测量γ射线能谱的原理闪烁能谱仪是利用闪烁体，在带电粒子作用下被激发或电离后，能发射荧光的现象来测量能谱的。
其发光机制是：在价带和导带之间有比较宽的禁带，若带电粒子引起它产生电离或激发，就可能产生光子。
光子的能量还会使其他原子产生激发或电离，则光子可能被晶体吸收而不能被探测到。
所以只有加入少量激活杂质的晶体才能成为实用的闪烁体。
2．γ射线与物质的相互作用（1）光电效应 该效应中发射出的光电子的动能为：i e B E E -=γ （2）康普顿效应γ光子与自由静止的电子发生碰撞，使其成为反冲电子。
其动能为：)cos 1(1)cos 1()cos 1(20202θθθγγγγ-+=-+-=E c m E E c m E E e 当ο180=θ时，γγE c m E E E c 2120max +==，称其为康普顿边界。
（3）电子对效应当202c m E r ≥时，γ经过原子核旁时，可能转化为一个正电子和一个负电子。
光子能量可表示为两个电子的动能与静止能量之和，即202c m E E E e e ++=-+γ。
闪烁γ能谱仪正是利用γ光子与闪烁体相互作用时产生次级带电粒子，进而由次级带电粒子引起闪烁体发射荧光光子，通过这些荧光光子的数目来推出次级带电粒子的能量，再推出γ光子的能量，以达到测量γ射线能谱的目的。
3．闪烁谱仪主要由闪烁探头，数据采集系统及供电电源等部分构成。
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)。
第 2 页 共 8 页
2、能谱分析 A、线与闪烁体发生光电效应时，γ射线产生的光电子动能为：
Ee E Bi
其中 B i 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
Ex 。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。上述两个过程几乎是同时发生的，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：
Ee ( E Bi ) Ex E
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， 自身则被散射。 反冲电子(次 级电子)动能为：
1651 1216 868 809 714 722 709 754 791 924 963 1064 1396
5.2 5.1 5 4.9 4.8 4.7 4.6 4.5 4.4 4.3 4.2 4.1 4
3804 3044 2974 2956 2940 2894 2928 2923 2847 2891 2837 2983 2933
N 1353 1621 2001 2339 2637 2893 3019
U/v 3.9 3.8 3.7 3.6 3.5 3.4 3.3
N 2891 2982 2897 2901 2917 3020 3069
U/v 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3
N 3317 3296 3198 3215 3223 3206 3565
U 100% U U 是峰值一半处的宽度，通常叫半宽度； U 峰值对应的幅度，即峰位。 W
由于脉冲幅度与能量有线性关系,并且脉冲幅度与多道道数成正比，故又可以写为
W
E 100% E
仪能量分辨率的数值越小，仪器分辨不同的能量的本领就越高。而且可以证明能量 分辨率和入射粒子能量有关，近似有
Ee
E 1 1 2 E (1 cos ) E
散射光子能量可近似写成：
E'
1 2 E (1 cos )
式中θ为散射γ与入射γ射线的夹角（散射角）。 当θ=180°时，即光子向后散射，称为反散射光子；此时
Eemax
E 1 1 4 E
E' ( 180 )
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是γ射线能量测量的基础。γ射线与物质相互作用主要有三 种效应，即光电效应、康普顿散射和电子对效应。
第 1 页 共 8 页
光电效应：γ光子将全部能量 hν传递给原子中的电子，电子获取能量，脱离原子 的束缚，变为高能光电子，其动能 Ek 为：
第 3 页 共 8 页
Байду номын сангаас
平台状曲线 B 是康普顿效应的贡献，其特征是散射光子逃逸后留下一个能量 从 0 到 E /(1 1 / 4 E ) 的连续的电子谱。 峰 C 是反散射峰。 由γ射线透过闪烁体射在光电倍增管的光阴极上发生康普顿 反散射或γ射线在源及周围物质上发生康普顿反散射，而反散射光子进入闪烁体 通过光电效应而被记录所致。这就构成反散射峰。可以根据 E' ( 180 ) 散射峰能量为：
E 1 4 E
B、I(Tl)谱仪测得 137 Cs 的γ能谱 如下图所示，测得的γ能谱有三个峰和一个平台。最右边的峰 A 称为全能峰，这一 脉冲幅度直接反映γ射线的能量即 0.661MeV； 上面已经分析过， 这个峰中包含光电效应 及多次效应的贡献，本实验装置的闪烁探测器对 0.661MeV 的γ射线能量分辨率< 9%。
学号：
γ 射线能谱测量实验系统框图
闪烁晶体主要使用 NaI(Tl)晶体，它的密度大（ρ = 3.67 g /cm），而且高原子序数 的碘（Z=53）占重量的 85%，所以对 γ 射线探测效率特别高，相对发光效率大，它 的光谱最强波长为 415nm 左右，能与光电倍增管的光谱响应较好的匹配，晶体的透明 性也好。测量 γ 射线时能量分辨率也是闪烁晶体中较好的一种。但是 NaI(Tl)晶体容 易潮解，吸收空气中水分会变质失效，所以一般 NaI(Tl)晶体使用时都是装在密封的金 属盒中。 γ射线与 NaI(Tl)晶体相互作用，会使其电离、激发而发射荧光，从闪烁体出来的光 子通过光导射向光电倍增管的光阴极，由于光电效应，在光阴极上打出电子。光电子经 过各级之间的电压加速、聚焦后射向打拿极。每个光电子在打拿极上击出几个电子，这 些电子射向后续的打拿极。所以，最后射向阳极的电子数目是很多的。阳极把这些电子 收集起来，转变成电信号并输出。
第 5 页 共 8 页
9.2 9.1 9 8.9 8.8 8.7 8.6 8.5 8.4 8.3 8.2 8.1 8
137
46 47 78 41 48 65 111 484 1171 2355 4457 7155 9063
7.2 7.1 7 6.9 6.8 6.7 6.6 6.5 6.4 6.3 6.2 6.1 6
U/v 9.9 9.8 9.7 9.6 9.5 9.4 9.3 9.2 9.1 9
137
Cs :
4.6 135 4.5 266 4.4 133 4 4.3 523 4 4.2 135 29 4.1 201 84 4 195 78 3.9 130 27 3.8 621 5 3.7 263 9 3.6 153 1 3.5 142 2 3.4 152 3 3.3 167 5
(h ) 2 (1 cos ) m 0 c 2 h (1 cos )
式中 m0 c 2 为电子静止能量， 当 0 时， 为γ光子的散射角， ' 为散射光子频率。
Ek 0 ，即未发生散射，θ=π 时，康普顿电子获得最大动能（这时γ光子与电子发
生对心散射）：
第 6 页 共 8 页
60
Co ：
N 26 26 26 28 23 24 27 29 30 31 U/v 8.9 8.8 8.7 8.6 8.5 8.4 8.3 8.2 8.1 8 N 17 25 29 39 43 50 63 173 343 943 U/v 7.9 7.8 7.7 7.6 7.5 7.4 7.3 7.2 7.1 7 N 1259 1307 1194 774 502 318 356 746 904 1270 U/v 6.9 6.8 6.7 6.6 6.5 6.4 6.3 6.2 N 1629 1786 1352 1019 787 652 609 718
U/v 9.9 9.8 9.7 9.6 9.5 9.4 9.3
N 25 44 25 24 26 29 43
U/v 7.9 7.8 7.7 7.6 7.5 7.4 7.3
N 10900 11473 9903 8128 5674 3784 2151
U/v 5.9 5.8 5.7 5.6 5.5 5.4 5.3
3911 4878 4712 3940 3344 3195 3491 4420 3946 2912 2583 15894 6
数据处理：
Cs 能谱
能量分辨率： U=7.8388v ∆U=0.685v
W
U 100% = 8.73% U
2、 137 Cs 和 60 Co 的γ光电峰，以及谱仪的能量刻度曲线 实验数据：
( Ek ) max
2(h ) 2 m0 c 2 h 2
可看出康普顿电子的动能可以从 0 到 ( EK ) max 连续分布。 电子对效应：当γ射线的能量超过 2 倍电子静止能量（ 2m0 c 2 1.023Mev ）时， γ光子在核场作用下，有可能转化为一对正、负电子，其几率随γ光子的能量增加而增 大。但是，当γ光子能量小于 1.5 Mev ，在 NaI(T1)闪烁晶体中产生正、负电子对的几 率甚小。 由此可见，γ光子与物质相互作用的特点是产生次级电子。这些次级电子的能量又 与γ光子所损失的能量相当，两者之间有确定的关系。通过对次级电子的数量和能量的 测定。也就可以确定γ光子的强度和能量。
3.2 3.1 3 2.9 2.8 2.7 2.6 2.5 2.4 2.3 2.2 2.1 2
3096 3134 3261 3361 3550 3595 3898 3860 3877 3687 3602 3528 3245
1.2 1.1 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
第 4 页 共 8 页
W
1 E
通常 NaI (Tl)单晶γ闪烁谱仪的能量分辨率以 137 Cs 的 0.661MeV 单能γ射线为准， 它的值一般是 10%左右，最好可达 6%~7%。 能量的线性就是指输出的脉冲幅度与带电粒子的能量是否有线性关系， 以及线性范 围的大小。 谱仪的能量分辨率，线性的正常与否与谱仪的稳定性有关。因此在测量过程中，要 求谱仪始终能正常的工作，为避免电子仪器随温度变化的影响，在测量前仪器需预热十 五分钟。 四、实验内容 1、连接好仪器，检查路线无误后开低电压电源，预热几分钟。 2、把 137 Cs 放射源放到托盘上，加高压用脉冲示波器观察探头工作状态。观察到相反波 形则表明探头已经工作，该波形幅度最大的部分有一明亮光带，这是光电效应引起的， 而幅度较小的不断变化的弥漫区域是由康普顿电子形成的。高压调节合适则亮带窄而 亮，且亮带与弥漫区之间明显可见一较暗带域出现。 3、调节放大器的放大倍数与时间常数，用示波器观察放大器的输出波形，使放大器输 出脉冲幅度为 8v 左右，且使输出波形尽量与探头输出波形相似。 4、单道道宽设置为 0.1v 微积分开关置于微分位置。调节单道阀值，粗侧谱形，以确定 光电峰在 8v 左右。 5、精测 137 Cs 能谱， 单道道宽置于 0.1v 不动， 逐渐改变单道阀值， 从 9.9v 开始每隔 0.1v 测一次计数，测量时间 30s/次。在康普顿平台区可隔点测量，做出 137 Cs 的γ能谱并求 出谱仪的能量分布。 6、放上 60 Co 源，改变放大倍数，使 60 Co 的 1.33Mev 的光电峰脉冲高度在 8v 左右，一 次测出 137 Cs 和 60 Co 的γ光电峰，作出谱仪的能量刻度曲线。 五、实验数据及其处理 1、精测 137 Cs 的γ能谱，并求出谱仪的能量分辨率 实验数据：阀值：9.9v~0v ∆t=30s/次 高压电源：557v