α、β、γ能谱测量
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。
如何测量辐射值是否正常值
如何测量辐射值是否正常值（经典版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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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。
能谱
γ射线能谱的测量与吸收系数的测定吕永平 浙江师范大学数理与信息工程学院物理041班摘 要：我们做过能谱分析实验，其中我们研究了γ射线的能量和强度，知道了射线的能量很大的，既然γ射线具有很大的能量和很强的穿透能力，那么当γ射线通过一定物质时，它的能量会不会减少呢？同的物质对γ射线的吸收彼此之间有什么关系？本实验验证γ射线通过物质时其强度减弱遵循指数规律，测量γ射线在不同厚度的铅、铝中的吸收系数。
通过对γ射线的吸收特性，分析与物质的吸收系数与物质的密度，厚度等因素有关。
关键词：γ射线；吸收系数引 言：不同物质对同种射线的吸收系数是不同的，地质学上利用这个性质，实 现矿物质的快速精确勘探，医学上利用癌细胞与正常细胞的不同的吸收特性，来帮助医生诊断癌症。
通过改变吸收物的厚度，控制射线的强度，得到所需的强度。
强度弱射线的应用于杀菌，强度强的射线诱导基因突变育种等。
因此对物质吸收系数的测量的技术有着十分重要的意义现在社会γ-射线技术应用于很多领域，如医学、天文学、生物学、军事等。
γ射线的威力主要表现在以下两个方面：1．γ射线的能量大。
2．γ射线的穿透本领极强。
实验方案：实验目的：1．了解闪烁探测器的结构，原理。
2．掌握NaI 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笋据采集，记录方法和数据处理原理。
4．了解γ射线与物质相互作用的特性。
5．了解窄束γ射线在物质中的吸收规律及测量在不同物质中的吸收系数。
实验装置：γ放射源137Cs 和60Co ; 200m μAl 窗(1)NaI T 闪烁探头； 高压电源、放大器、多道脉冲幅度分析器; Pb ,Al 吸收片若干。
实验步骤：1， 连接好实验仪器线路，经老师检查同意后接通电源。
2， 取出放射源Cs 和Co 。
打开电脑预热，准备实验。
3， 了解电脑上软件的使用方法，并了解一些有关物理量的物理意义。
4， 开机预热后，选择合适的工作电压使探头的分辨率和线性都有较好。
γ射线能谱测量
感想体会： 1. 通过本实验,我们了解了γ射线能谱图的特点,学习了γ射线闪烁探测器的 使用. 2.特别感谢唐老师对我们的指导.
长. <2>.放大器电压对放大器的影响是非线性的,但接近于线性.放大器电压
越大,能谱图越长. 故该放大器可以看作线性放大器.
结果讨论： 从原子核中发射出来的γ射线本身就是有不同的能量的，当我们用探测器去
测量时，因为有上述三种的效应存在，特别是康普顿效应的发射电子能量是连续 的，所以即使是单能的γ射线，我们从探测器中得到的信号也是连续的，应此γ 射线能谱有三个峰和一个平台，最右边的峰为全能峰，是由于光电效应贡献的， 平台是康普顿效应贡献的，1 号峰为反散射峰，是γ射线发生康普顿散射产生的， 为 X 射线峰。
下面我们利用上面的原理简单的来讨论一下γ射线能谱的特点，因为从原子 核中发射出来的γ射线本身就是有不同的能量的，当我们用探测器去测量时，因 为有上述三种的效应存在，特别是康普顿效应的发射电子能量是连续的，所以即 使是单能的γ射线，我们从探测器中得到的信号也是连续的，就如上图所示，γ 射线能谱有三个峰和一个平台，最右边的１号峰为全能峰，是由于光电效应贡献 的，２号平台区域是康普顿效应贡献的，３号峰为反散射峰，是γ射线发生康普 顿散射产生的，４号峰为为 X 射线峰。
γ射线能谱测量
0802 班，程道辉，U200710222 0802 班，安志强，U200710210
前言： γ射线首先由法国科学家P.V.维拉德发现的，γ射线是光子，是由原子核
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。
伽马能谱法测量水中226Ra最短平衡时间的确定
伽马能谱法测量水中226Ra最短平衡时间的确定伽马能谱法是一种常用于测量放射性核素活度的方法。
该方法使用具有高能分辨率的伽马射线谱仪测量样品所发出的伽马射线的能量和数量，从而确定样品中放射性核素的活度。
因其非破坏性和高灵敏度的特点，该方法被广泛应用于不同领域，例如地质学、环境科学和核工业等。
在水环境中，放射性核素的污染成为了一种严重的环境问题。
铀系列中的226Ra是一种主要的放射性核素，其活度浓度及其变化对环境和人体健康产生严重影响。
因此，测量226Ra在水中的活度是非常重要的。
而226Ra在水中会发生一系列的核衰变，其核衰变链如下所示：226Ra → 222Rn → 218Po → 214Pb → 214Bi → 214Po → 210Pb其中，226Ra的半衰期为1600年，但其子体210Pb的半衰期为22.3年，这意味着226Ra和210Pb的活度可以被认为在水中达到平衡。
根据该平衡，可以通过测量210Pb的活度来确定226Ra的活度，同时也可以确定226Ra在水中的最短平衡时间。
确定226Ra在水中的最短平衡时间的方法如下：首先，收集水样，然后通过放射化学方法将样品中的所有放射性核素分离出来。
然后，用铋吸附树脂将Radon子体222Rn和218Po去除掉。
接着，用α、β计数法测量样品中的活度，同时还需要用伽马能谱法测量样品中的γ射线谱。
最后，通过标准公式计算各核素的活度和226Ra在水中的最短平衡时间。
具体来说，通过记录样品的谱图，可以确定226Ra和其子体的γ射线峰位和能量。
由于226Ra和214Pb的γ射线能量非常接近，因此需要使用非常高的能量分辨率来区分这两种γ射线。
然后，计算226Ra的活度和与其直接衰变的214Pb的活度，以及通过衰变链所测定的210Pb的活度。
由于210Pb和其母体226Ra之间在水中迅速达到平衡，因此可以使用210Pb的测量结果来确定226Ra的活度分布情况。
γ能谱法 标准
γ能谱法标准γ能谱法是一种通过测量γ射线的能量分布来分析物质成分和结构的方法。
它具有高灵敏度、高分辨率和高准确性的特点，被广泛应用于环境监测、材料科学、核物理等领域。
为了确保γ能谱法测量的准确性和可靠性，需要制定相应的标准来规范实验操作和数据处理。
一、实验设备标准探测器：选择具有高探测效率、低本底噪声和稳定性能的探测器，如高纯锗探测器、闪烁计数器等。
屏蔽材料：采用适当的屏蔽材料，如铅、铜等，以减少外部γ射线和宇宙射线的干扰。
校准源：使用已知活度和能量的校准源，对探测器进行能量和效率校准，确保测量结果的准确性。
二、实验操作标准样品制备：根据实验需求，选择合适的样品制备方法，如研磨、压片等，以获得均匀的样品。
测量时间：根据样品的活度和探测器的性能，确定合适的测量时间，以确保足够的计数统计量。
背景测量：在没有样品的情况下进行背景测量，以扣除探测器本底和环境干扰对测量结果的影响。
数据记录：详细记录实验过程中的各种参数，如测量时间、源到探测器的距离、探测器的温度和电压等，以便后续的数据处理和分析。
三、数据处理标准能谱分析：利用专业的能谱分析软件，对测量得到的γ能谱进行平滑、去噪和寻峰处理，以获得准确的峰位和峰面积信息。
效率校正：根据探测器的能量响应和效率曲线，对测量结果进行效率校正，以消除探测器对不同能量γ射线的探测效率差异。
放射性核素识别：通过比对已知核素的γ射线能量和强度信息，识别样品中的放射性核素种类。
活度计算：根据识别出的核素种类和其对应的γ射线强度，结合相应的半衰期信息，计算样品中各核素的活度。
四、质量控制标准定期校准：定期对探测器和能谱分析系统进行校准，以确保其性能和测量结果的稳定性。
重复测量：对同一样品进行多次重复测量，以评估测量结果的稳定性和可靠性。
结果比对：将不同实验室或不同方法获得的测量结果进行比较和分析，以验证γ能谱法的准确性和适用性。
通过以上标准的制定和执行，可以确保γ能谱法测量的准确性和可靠性，为相关领域的研究和应用提供有力的技术支持。
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）。
实验一 γ能谱测量
实验一γ能谱测量一．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。
二．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．数据处理（包括对谱形进行光滑、寻峰，曲线拟合等）。
三．原理1．N aI(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。
下图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、 )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、若干个打拿极和阳极组成；通过高压电源和分压电阻使阳极、各打拿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焦，在各级打拿极上发生倍增(一个光电子最终可产生104~109个电子)，最后被阳级收集。
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。
实用时常将闪烁体、光电倍增管、分压器及射极跟随器都安装在一个暗盒中，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坡莫合金(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。
γ射线能谱的测量
（一）γ射线能谱的测量摘要：本实验将了解闪烁探测器谱仪的工作原理及其使用；学习分析实验测量的137Cs和60Coγ谱之谱形和γ射线能谱的刻度测定谱仪的能量分辨率,本实验的目的是了解NaI(Tl)闪烁谱仪的原理、特性与结构，掌握NaI(Tl)闪烁谱仪的使用方法和γ射线能谱的刻度。
关键词：γ射线Na(Tl)闪烁探测器能谱图单道脉冲幅度分析器引言：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测射线的仪器。
它的主要优点是：既能探测各种带电粒子，又能探测中性粒子；既能测量粒子强度，又能测量粒子能量；且探测效率高，分辨时间短。
它在核物理研究和放射性同位素测量中得到广泛的应用。
核物理的发展,不断地为核能装置的设计提供日益精确的数据,新的核技术，如核磁共振、穆斯堡尔谱学、晶体的沟道效应和阻塞效应，以及扰动角关联技术等都迅速得到应用。
核技术的广泛应用已成为现代化科学技术的标志之正文：实验原理1.闪烁谱仪结构与工作原理ＮａＩ（Ｔｌ）闪烁谱仪结构如图。
整个仪器由探头（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几部分组成。
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。
带电粒子（如α、β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态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（当Ｅγ＞1.02ＭｅＶ时），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。
闪烁体发出的光子被闪烁体外的光反射层反射，会聚到光电倍增管的光电阴极上，打出光电子。
光阴极上打出的光电子在光电倍增管中倍增出大量电子，最后为阳极吸收形成电压脉冲。
每产生一个电压脉冲就表示有一个粒子进入探测器。
由于电压脉冲幅度与粒子在闪烁体内消耗的能量（产生的光强）成正比，所以根据脉冲幅度的大小可以确定入射粒子的能量。
利用脉冲幅度分析器可以测定入射射线的能谱。
闪烁谱仪测定γ射线的能谱
40闪烁谱仪测定γ射线的能谱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。
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108-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。
实验原理一、γ射线与物质的相互作用放射性核素放射出来的带电粒子（α、β粒子以及内转换电子）与物质相互作用主要为电离、散射和吸收三个方面。
γ射线是不带电的电磁辐射，它与物质的相互作用主要有光电效应，康普顿效应和电子对效应三个过程。
1. 光电效应 入射的γ光子把能量全部转移给原子中的束缚电子，使之发射出来，而光子本身消失，这种过程称为光电效应。
光电效应中发射出来的电子叫光电子。
这过程如图2-2-1所示。
在光电效应中，若忽略被原子的反冲核所吸收的能量，则由能量守恒定律得到 E E E E r e i e =+@ (2-2-1)式中E r 为入射γ光子的能量，E e 为光电子获得的动能,E i 为i 层电子的结合能，一般E i 远小于E r 。
显然，如果入射γ光子是单能的，则产生的光电子也是单能的。
光电子可以从原子各个壳层中发射出来，但在K 壳层上打出电子的几率最大，L 层次之，M 、N 层更次之。
因此，在发射光电子的同时，还伴随着原子发射的特征X 射线或俄歇电子。
实验和理论都表明，γ射线与物质相互作用时，产生光电效应的几率随着物质原子序数的增大而迅速增大，又随着γ射线的能量增大而减小。
光图2-2-1 光电效应的示意图412. 康普顿效应入射的γ光子与物质原子的核外电子发生非弹性碰撞，一部分能量转移给电子，使它脱离原子成为反冲电子，而散射光子的能量和运动方向发生变化，这一过程称为康普顿效应．图2-2-2为康普顿效应的示意图。
Nal(Tl) γ闪烁谱仪及γ射线能谱的测量
近代物理实验报告学院数理与信息工程学院班级物理092姓名艾合买提江学号09180218时间 2011年9月26日Nal(Tl) γ闪烁谱仪及γ射线能谱的测量摘要：放射性物质含有许多不稳定的原子。
这些源自在核衰变时辐射出α，β，γ射线和中子流等，并且都具有一定的能量。
γ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。
它是一种波长极短的电磁波，其辐射能量标示为Εr=Εi-Εf=hv,其中Εi和Εf分别为原子核所处的未态和初态的能量。
V是γ射线光子的频率。
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，从而得到γ辐射强度按能量的分布，即所谓能谱关键字：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。
由于核外电子壳层出现空位，将产生内层电子的跃迁并发射X射线标识谱。
放射性活度计量检定(3)γ和X射线能谱测量基础
2 . γ和X射线谱仪
三 、低本底反康γ谱仪 低本底反康γ谱仪由主探测器，反符合屏蔽探测器，符合 探测 器和电子学线路组成。 主要技术指标： 1）积分本底 积分本底反映谱仪所能达到的本底水平；一般用在50 keV到 2 McV能区内谱仪每分钟的积分本底计数来表征。 2）康普顿减弱因子 康普顿减弱网子也叫做康普顿抑翻系数。定义为该谱仪在 不使用和使用反符合技术两种情况下主探测器所测量的同 一核素两个γ 谱中康普顿连续谱面积之比。
2 . γ和X射线谱仪的测量和校准
γ谱仪活度标准装置是相对测量装置。只要用系列γ标准 源对装置校准后，就可拟合得到一条能量与效率的关系 。 γ谱仪对样品的测试就是通过测量被测源的某γ分支能量的 峰面积，再根据该能量在效率曲线上计算的效率就可按下 式计算待测样品的活度。
2 . γ和X射线谱仪的测量和校准
一 、NaI(Tl) 闪烁γ谱仪和高纯锗γ谱仪 一） NaI(Tl) 闪烁γ谱仪
NaI(Tl) 闪烁γ谱仪探头由闪烁体、光导和光电倍增管所组 成，通常把它们密封在一个暗盒，使闪烁探测器有比较高的探 测效率，合适的能量分辨率，并在中、高能能区有较好的能 量线性，价格比较便宜。其体积做的较大。
2 . γ和X射线谱仪
1 .能谱测量的基本知识
三、γ衰变和X射线谱仪的特性参数 一）能量分辨力（率） Nal( TI)γ谱仪，通常用137Csγ 的0.662MeV的γ射线全能峰的相对 半宽度来表示，即： η= ΔE/E 在实际工作中，常常用其全能峰最大高度一半处谱所占的道数 与全能峰顶所在的道数据相比。目前一般的水平为10%左右，好 的可以达到6%。 。
1 .能谱测量的基本知识
二、γ衰变和X射线谱仪及其响应 一） γ和X射线谱仪的组成 因此，γ和X射线能谱仪的探测器最好是含有较多的高z材料以 加强光电效应，由于γ和X射线质量吸收系数较低，所以为了 有效的探测γ和X射线，探测器材料必须有比较高的密度，因 此，气体探测器只能用于探测能量很低的γ和X射线。此外， 还要尽量增加探测器的体积，这样不仅使光电事件的数量增 加，而且使得多次康普顿作用的概率增加，以便增加在探测器 内完全吸收γ和x射线能量的概率。
放射性地球物理第5章 伽玛能谱测量
二、换算系数的测定
1、标准模型简介（1）
标准模型：为了把仪器测量结果直接表示成含量单位 （％，g/t等），以及测定γ能谱仪的换算系数，需 要制备γ射线达到饱和厚度的标准源。这类标准源 具有一定的体积，习惯上称其为标准模型。
密封模型结构： 用铁皮制成圆柱形或方形密封箱子，其内装入含量 已经准确确定的铀（或钍、或钾）矿粉。 水泥将矿粉固结成块，表面用环氧树脂层密封。模 型可由一大块构成，也可由多个小块堆积构成（积 木式模型）。
下，单位含量的平衡铀、钍在1道和2道 的计数率。
N1 a1Cu b1CTh N 2 a2Cu b2CTh
b2 N1 b1 N 2 CU a1b2 a2b1 a1 N 2 a2 N1 CTh a1b2 a2b1 CTh a1 N 2 a2 N1 CU b2 N1 b1 N 2
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• 因为Nb已知，所以在对计数率的测量精度要求 确定后，即 N一定时，就可按上式中计算，求 出测定Ni所需时间。反之，对某一固定的测量 时间，可以求出 γ 能谱仪在各道能准确测定的 最小计数率。
三、铀、钍含量涨落误差的估计
2、铀、钍含量的误差
在已知计数率均方差后，就可求出铀、钍含量的 均方差。 • 例如,由于底数较小，其影响可以忽略时，则能 谱仪1道和2道计数率N1、N2的均方差分别为：
• 计数率的均方差（标准差）为：
N i 1 N i Ni Ni Nt Nb Nb t t tb
在地面 γ 能谱测量中，底数 N b 一般要求作高精度 测定，测量时间很长，即tb很大，所以Nb/ tb很 小，可忽略，故
1 N Ni Ni Nb t 2 2 N i N 1 1 4N 2 tN b Ni 2N 2 t Ni Nb t t
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。
试验12β能谱的测量
实验10 β能谱的测量实验目的1. 了解β能谱的特点及其测量方法。
2. 学会用居里描绘方法分析β能谱。
3. 学习应用居里描绘、比较半衰期及内转换系数分支比等方法判断跃迁的性质，并得到有关核结构的知识。
实验内容1． 用高反压Au-Si 面垒探测器测量137Cs 的β能谱。
2． 作居里描绘图，确定137Cs β粒子的最大能量。
3． 用logfT 1/2值判断跃迁级次，作形状因子修正后的居里描绘并确定β粒子的最大能量。
4． 计算137Cs 0.662MeV 的γ射线的内转换系数分支比，并确定γ跃迁的多极性。
原理β衰变指核自发地发射出β粒子或俘获一个轨道电子而发生的转变。
这一过程在核素表的所有核素范围内几乎都能发生，因此对β衰变的研究，特别是β能谱测量及分析在核衰变与核结构研究以及同位素应用中均具有重要的意义。
1．β能谱与居里描绘在β衰变过程中，发射β粒子的同时还发射出中微子（或反中微子），因此β衰变能量在反冲核、β粒子及中微子三者间分配。
β粒子的能量没有一个确定值，而是连续分布，其最大能量E βmax 为衰变能。
一般β能谱形状如图1所示。
根据经典的β衰变的费米理论，可以导出β粒子的动量分布为：dp p E E p Z F c M g dp p N 22max 73322))(,(2)(ββπ-=dp p E E p Z KF 22max ))(,(ββ-= （1） 如果使用修正的费米函数βωpp Z F p Z G ),(),(=代替（1）式中的F(Z,p)，则得到：βββββωωωd E E p Z G K d N 2max '))((,()(-= （2） 整理后为)('),()(1max 2/1ββββωωωω-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡K p Z G N （3）其中E β为β粒子的动能（MeV ）；ωβ为β粒子的总能量（m 0c 2）、120+=c m E ββω；ωβmax 为β粒子的总能量（m 0c 2）、120m ax m a x +=c m E ββω；p 为β粒子的动量、2/12)1(-=βωp ；F(Z,p)为费米函数；K 、K ’对于容许跃迁是常数。