1、实 验 报 告 评分：11 系 09 级 学号 PB09210340 姓名 张宇鹏 日期 2010-11-1 实验题目: 用闪烁谱仪测 射线能谱实验原理:1. 能谱的形状闪烁 能谱仪可测得 能谱的形状，下图所示是典型 的 射线能谱图。图的纵轴代表单位时间Cs137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，光电峰 ，又称全能峰，其能量就对应 射线的能量 。eEE这是由于 射线进入闪烁体后，由于光电效应产生光电子，能量关系见式（1） ，如果闪烁体大小合适，光电子停留在其中，可使光电子的全部能量被闪烁体吸收。光电子逸出原子会留下空位，必然有外壳层上
2、的电子跃入填充，同时放出能量 的 X 射线，一般来说，闪烁体对低能射线有很强的吸收作izBE用，这样闪烁体就吸收了 的全部能量，所以光电峰的能量就代表 射线的能量，对 ，此能ze Cs137量为 0.661e 。即为康普顿边界，对应反冲电子的最大能量。CE背散射峰 是由射线与闪烁体屏蔽层等物质发生反向散射后进入闪烁体内，形成的光电峰，一般峰b很小。2谱仪的能量刻度和分辨率实 验 报 告 评分：11 系 09 级 学号 PB09210340 姓名 张宇鹏 日期 2010-11-1 （1）谱仪的能量刻度闪烁谱仪测得的 射线能谱的形状及其各峰对应的能量值由核素的蜕变纲图所决定，是各核素的特征反映。但
3、测得的光电峰所对应的脉冲幅度（即峰值在横轴上所处的位置）是与工作条件有关系的。如光电倍增管高压改变、线性放大器放大倍数不同等，都会改变各峰位在横轴上的位置，也即改变了能量轴的刻度。因此，应用 谱仪测定未知射线能谱时，必须先用已知能量的核素能谱来标定谱仪的能量刻度，即给出每道所对应的能量增值。例如选择 的光电峰 0.661e 和 的光电峰Cs137ECo60、 等能量值，先分别测量两核素的 能谱，得到光电峰所对应的多道MeVE17. eVE3.12分析器上的道址（若不用多道分析器，可给出各峰位所为应的单道分析器上的阈值） 。可以认为能量与峰值脉冲的幅度是线性的，因此根据已知能量值，就可以计算出多
4、道分析器的能量刻度值。如果对应的光电峰位于道，对应 的光电峰位于道，则有能量刻度eVE61.01 MeVE17.2（1）MeAB6.7测得未知光电峰对应的道址再乘以 e 值即为其能量值。（2）谱仪分辨率 能谱仪的一个重要指标是能量分辨率。由于闪烁谱仪测量粒子能量过程中，伴随着一系列统计涨落因素，如 光子进入闪烁体内损失能量、产生荧光光子、荧光光子进入光电倍增管后，在阴极上打出光电子、光电子在倍增极上逐级打出光电子而使数目倍增，最后在阳极上形成电流脉冲等，脉冲的高度是服从统计规律而有一定分布的。光电峰的宽窄反映着谱仪对能量分辨的能力。如图 2.2.1-7 中所示的光电峰的描绘，定义谱仪能量分辨率
5、 为（2）%10VE光 电 峰 脉 冲 幅 度半 高 度表示闪烁谱仪在测量能量时能够分辨两条靠近的谱线的本领。目前一般的闪烁谱仪分辨率在 10%实 验 报 告 评分：11 系 09 级 学号 PB09210340 姓名 张宇鹏 日期 2010-11-1 左右。对 的影响因素很多，如闪烁体、光电倍增管等等。实验内容:1) 熟悉各仪器的使用方法。用多道分析器观察 的能 谱的形状，识别其光电峰及康普顿边界等。Cs137改变线性放大器的放大倍数，观察光电峰位置变化的规律。2) 调节线性放大器放大倍率，使 20s 内 的 能谱光电峰位置计数超过 10000。s1373) 测量 和 放射源的 射线能谱，用
6、已知的光电峰能量值来标定谱仪的能量刻度，然后计算Cs137o60未知光电峰的能量值。4) 绘出 和 源的 能谱图，给出谱仪的能量标定并计算 源的 射线能量。s13760 Co605) 测量铜板的半衰减厚度。实 验 报 告 评分：11 系 09 级 学号 PB09210340 姓名 张宇鹏 日期 2010-11-1 实验数据：x 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9I 101869 85044 71591 59738 51018 43374 35834 29923 24528 21026次数 1 2 3 4 5 6 Averageh/mm 2.88 2.86 2.88 2.88 2.86 2.
7、86 2.87，能量分辨率的测量Cs137实 验 报 告 评分：11 系 09 级 学号 PB09210340 姓名 张宇鹏 日期 2010-11-1 观察 的光电峰并测量对应道址Cs137观察 的光电峰并测量其左峰能量Co60实 验 报 告 评分：11 系 09 级 学号 PB09210340 姓名 张宇鹏 日期 2010-11-1 数据处理:1.测定 Co 的左峰能量由上面的图像，可得 Cs 的光电峰及 Co 的右光电峰的道址风别为 398 及 840，它们对应的能量分别为0.661MeV 及 1.33MeV，故 31.3061.50849eMeV故 10.672.7EeeV2.测定谱仪对
8、 Cs 的分辨率可直接读出 137,38.496%CsV3.测量铜的半衰减厚度利用实验数据在 Microsoft Office Excel 中作出图像，并用指数曲线拟合（最小二乘法）：可见其却是服从指数规律衰减 0tIe易得，10.6.39ln2haltm实 验 报 告 评分：11 系 09 级 学号 PB09210340 姓名 张宇鹏 日期 2010-11-1 思考题用闪烁谱仪测量 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 和 的光电峰，Cs137o60应如何选择合适的工作条件？在测量过程中该工作条件可否改变？答：应首先先观测 的右光电峰（此为所观测的能量中最高的） ，并调节线性放大器，使其的道指在Co601000 左右（ 1024 为实验中所使用的闪烁谱仪的量程） ，试验中不能改变，否则会改变每道址所代表的能量。
