闪烁谱仪伽马能谱

60Co的衰变纲图
137Cs的衰变纲图
60Co（τ＝5.27a）
137Cs（τ＝30a）
β ～0.309MeV
β
2.50MeV
γ1
1.33MeV
γ2
γ 137Ba
0.662MeV 0
0 60Ni
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NaI（Tl）单晶 γ 闪烁谱仪与 γ 能谱测量
闪烁谱仪的工作原理--射线与物质
的相互作用
电子
光电效应
NaI（Tl）单晶 γ 闪烁谱仪与 γ 能谱测量
闪烁谱仪的性能指标
整个谱仪的性能
能量分辨率
各峰的能量分辨率 E 100% CH 100%
E
CH
通常NaI闪烁谱仪的能量分辨率以137Cs的单能 射线峰为标准。
线性
稳定性
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实验步骤
NaI（Tl）单晶 γ 闪烁谱仪与 γ 能谱测量
入射光子
康普顿散射
光电子(EkE γ)
散射光子
θ
正负电子对产生
康普顿电子 电子
负电子 返回
NaI（Tl）单晶 γ 闪烁谱仪与 γ 能谱测量
闪烁谱仪的工作原理—考虑此脉
冲的幅度和哪些因素有关？
入射到光电倍增管阴极上的光子数量即 入射能量 光电倍增管的工作电压 线性放大器的放大倍数
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预习要求：
1. 闪烁谱仪的结构组成有哪些（要点） 2. 简述闪烁谱仪的工作原理（要点） 3. 闪烁谱仪的性能指标有哪些（包括闪
烁体、光电倍增管和整个谱仪的性能） （要点）
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闪烁谱仪的结构组成
包括探头（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
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闪烁谱仪的工作原理
γ 放射源 γ 射线
与闪烁体 的三种作
次级电子
闪烁体 受激辐
用
射
NaI(Tl)晶体
荧光
多道分析 电脉冲 各打拿极 光电子 光阴极
器采集
逐级放大
吸收
输出γ 能谱
PMT 返回
NaI（Tl）单晶 γ 闪烁谱仪与 γ 能谱测量
闪烁谱仪的工作原理--γ 放射源
如何选择合适的工作电压？
实际情况下，工作电压的少量漂移不可避免， 这会对测量产生影响，需要测定闪烁谱仪的坪曲 线。坪曲线是入射粒子强度不变时，计数率随工 作电压变化的曲线，应选择计数率随电压变化较 小的电压为工作电压，同时电压选择又不可过高， 否则影响谱仪寿命。
计 数 率
坪曲线
可选择 区间
电压
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NaI（Tl）单晶 γ 闪烁谱仪 与 γ 能谱测量
NaI（Tl）单晶 γ 闪烁谱仪与 γ 能谱测量
前言
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， 可以分析活化以后物质的各种微量元 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。
由于工作条件不能改变，而Co的最大峰能量 大于Cs的，所以先测Co来选择合适的放大倍数。 若先测Cs的能谱，则Co的能谱可能会超出最大道 址。谱仪与 γ 能谱测量
1) 大致记录两个γ能谱，指出各峰的名称
2) 记录工作条件和各已知能量峰的道址， 并计算在此条件下的能量刻度曲线E-Ch 及其相关系数
3) 给出谱仪的能量分辨率
4) 回答课后三道思考题，并考虑如何从实 验上减少反散射峰的形成
5) 完成实验总结
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参考书目
1) 张天喆，董有尔.近代物理实验.北京： 科学出版社，2004
2) 吴思诚，王祖铨.近代物理实验.北京： 北京大学出版社，1995
2. 实验完毕，将高压电源降至零再 关闭，将核源放至原处。
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实验目的：
1. 了解闪烁谱仪的原理、特性与结构 2. 掌握闪烁谱仪的使用方法 3. 鉴定谱仪的能量分辨率和线性
4. 通过对 γ 能谱的测量，加深对γ 射线与物质相互作用规律的理解
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NaI（Tl）单晶 γ 闪烁谱仪与 γ 能谱测量
1.检查仪器线路后接通电源，预热半小时
2.预热后，选择合适的工作电压（如何选择）
3.先后放置放射性源Cs和Co，调节放大倍数， 使显示器上出现的谱图尽量大（考虑先测哪个 源的能谱及测量过程中工作条件是否能改变）
4.按照实验要求进行记录
5.实验完毕，将源放回原处，降低电压，关闭 电源
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3) 吴泳华等.大学近代物理实验.北京： 中国科学技术大学出版社，1992
4) 褚圣麟.原子物理学.北京：高等教育
大学出版社，1997
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实验注意事项 实验目的 预习要求 实验步骤 实验要求 参考书目
山西大学
物理实验中心
张秀荣 E-mail：zxr@
NaI（Tl）单晶 γ 闪烁谱仪与 γ 能谱测量
测量过程中工作条件是否能改变？先测 哪个源的能谱？
测量过程中工作条件不能改变，因为实验要 测得能量和道址的关系曲线，采用了Co和Cs的共 四个已知能量峰及其道址，这样做更接近于实际 曲线。所以不能变工作条件；否则， Co和Cs测出 的不是同一条能量刻度曲线。
光电倍增管—把荧光光子能量转换成电能
灵敏度（响应度）—定义为阳极电流或电压 信号同入射光通量之比
光谱响应—灵敏度与波长之间的关系
暗电流与本底脉冲—当光电倍增管无光照时， 阳极产生的电流是暗电流，相应的脉冲即本底 脉冲，它造成多道分析器的虚假计数
时间特性—光电子由光阴极渡越到阳极的时 间越短，时间特性越好
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实验注意事项 实验目的 预习要求 实验步骤 实验要求 参考书目
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实验注意事项
1. 请仔细阅读“在放射性环境下工 作时的安全操作与防护” ，尤其 是不得将放射源窗口对着任何人 体，操作完毕必须洗手。
NaI（Tl）单晶 γ 闪烁谱仪与 γ 能谱测量
闪烁谱仪的性能指标
闪烁体—把射线能量转换成光能
阻止本领—阻止本领越大探测效率约高
发光效率—定义为发出光子能量与吸收射线 能量之比 发光时间—发光衰减时间越短，时间分辨本 领越高
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闪烁谱仪的性能指标