NaI(Tl)单晶γ能谱的测量

五．实验数据处理与分析

第一次实验：掌握并熟悉NaI （Tl ）γ谱仪，确定谱仪的工作参数。

1. 预热几分钟，熟悉多通道脉冲幅度分析器数据采集软件的使用。

2. 由于实验没有配备示波器，因此无法利用示波器观察闪烁体探头输出信号。

3.本实验利用放射源137Cs 通过改变高压、放大倍数、道数等参数观察能谱曲线的变化。

a ） 把放射源Cs 137放在托盘上，调节改变电压分别为500V ，550V ，600V ，630V ，

保持测量道数1024道和放大倍数5.00m 不变，数据采集时间设100s ，所得能谱曲线如图1所示。

C o u n t

Channel

图1.不同高压下对应的能谱曲线

结论：由图1可以看出，随着电压的升高，全能峰右移，道址增大，即峰位E 变大，输出脉冲幅度增加。全能峰变宽，且其高度降低。

b)调节改变放大倍数分别为4.80，5.20，5.40，5.60，保持测量道数1024道和电压550V 不变，数据采集时间设为100s ，所得能谱曲线如图2所示。

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Channel

图2.不同放大倍数下对应的能谱曲线

结论：由图2可以看出，随着电压的升高，全能峰右移，道址增大，即峰位E 变大，输出脉冲幅度增加。全能峰变宽，且其高度降低。

c ）调节改变通道数分别为256，512，1024，2048，4096保持放大倍数5.00和电压550V 不变，数据采集时间设为100s ，所得能谱曲线如图3所示。

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图3.不同放大倍数下对应的能谱曲线

结论：由图2可以看出，随着电压的升高，全能峰右移，道址增大，即峰位

E 变大，输出脉冲幅度增加。全能峰变宽，且其高度降低。

d ）把放射源Co 60放在托盘上，通过反复调节，最后参数调节为：通道数1024、放大倍数5.20、电压值550V ，数据采集时间设为300s ，所得能谱曲线如图4所示。

C o u n t

Channel

图4.60Co 的能谱曲线

分析：我们测得的60

Co 的能谱曲线的两个全能峰都能清楚看见，查阅Co 60的

衰变纲图可知两个全能峰的能量分别是1.17MeV 和1.33MeV ，其中1.33MeV 的全能峰对应道数835,由计算 1.33MeV/835*1024=1.631MeV,略超0-1.50MeV,不影响后续实验。

e ）把放射源Cs 137放在托盘上，参数保持不变，所得能谱曲线如图5示。

C o u n t

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图5.

Cs 137

的能谱曲线

分析：如图5所示，137Cs 的能谱曲线是三个峰和一个平台的连续分部。参考137

Cs 的放射源衰变纲图，峰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而产生的，它直接反映了γ射线的能量；平台B 是康普顿效应的贡献，它的特征是散射光子逃逸出晶体后留下的一个连续的电子谱。峰C 是反散射峰，当γ射线射向闪烁体时，总有一部分γ射线没有被吸收而逃逸出，当它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，其脉冲就产生反散射峰。 第二次实验：能量刻度、活度测量及未知源的确定。 4.能谱数据。

以60Co 的测量条件为标准，即电压固定为550V,放大倍数5.2，通道参数为1024，再分别测量本底、60Co 、137Cs 、133Ba 、22Na 未知放射源分别放入时的能谱；

5.数据分析

本底的能谱曲线：

C o u n t

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图7.本底的能谱曲线

结论：由上图可知，本底也会产生计数，即本底能谱曲线对各放射源的能谱曲线有一定的影响，所以在分析各放射源的能谱曲线时扣除本底的影响，否则会引起较大的误差。

b) 扣除本底影响后，可得Co 60、Cs 137、Ba 133、Na 22的能谱曲线如下列图所示。查阅已知源的衰变纲图，根据测量的能谱曲线确定各峰对应的射线能量。

C o u n t

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图8 Co 60的能谱曲线

C o u n t

Chanel

图8.137Cs 的能谱曲线

C o u n t

Channel

图9.133

Ba

的能谱曲线

C o u n t

Channel

图10.22Na 的能谱曲线

C ）分析各峰的峰参数，得出得出γ谱仪的能量分辨率，做出能量刻度曲线，分析其线性。

1) 由图8-图10可得各放射源峰道址和对应射线能量如表1所示； 表

由表1可用origin 拟合的E —N 曲线图如图11所示：

E /M e V

Channel

图11.各已知放射源全能峰点能量与道址线性拟合图

根据拟合结果，E=-0.03569+0.00163N ，能量线性刻度曲线，线性拟合度R=0.99974，线性度非常接近1，说明这组数据较为合理。 2) 计算γ谱仪的能量分辨率

因为标准放射源Cs 137的全能峰最为明显和典型，所以选用其γ射线的能量分辨率来检验与比较γ谱仪的能量分辨率。如下图所示：

C o u n t

Channel

图12.137Cs 的能谱曲线图

由图12可知，全能峰对应的道址为N=435，半峰高处对应的道址为N1=413和N2=449。 因此Cs 137的全能峰的半宽度为：

道36413449N1-N2=-==∆N

由图11和所得的E —N 拟合方程E=-0.03569+0.00163N 可知，能量E 与道址

数N 成线性关系，所以能量分辨率η可写为：

N

N

V

V

E

E

∆=

∆=

∆=

η

所以Cs 137的能量分辨率为：

%28.8%100435

36

=⨯=∆=

N N Cs η 误差分析：137Cs 最佳的能量分辨率为7.8%，我们所测得的实验结果为9.58%，相差较大，由此可知实验所用的闪烁谱仪能量分辨率不是很好，谱仪对相邻脉冲幅

度或能量的分辨本领不很理想。这也有可能是由实验误差造成的，比如实验条件还不是没有调成最佳的，读数的误差等。

同理可求出测量其他放射源时的谱仪分辨率为：

当全能峰的峰位较大时，谱仪的分辨率较好。 3）计算当前已知源的活度

t e N N λ-=0

其中0N 表示初始的未发生衰变的原子数目，N 表示当前剩余的未衰变原子数