1、PAGE I用闪烁谱仪测 射线能谱By 金秀儒物理三班Pb05206218 PAGE II实验题目：用闪烁谱仪测量 射线能谱 学号：PB05206218姓名：金秀儒 实验目的：是学习用闪烁谱仪测量 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 射线的能谱。实验仪器：闪烁谱仪、多道分析器、线性放大器、 Cs137和 o60源。实验原理：1、 闪烁谱仪测量 射线能谱的原理闪烁能谱仪是利用某些荧光物质，在带电粒子作用下被激发或电离后，能发射荧光（称为闪烁）的现象来测量能谱的。这种荧光物质常称为闪烁体。（1）闪烁体的发光机制（2） 射线与物质的相互作用：光电效应
2、：当能量 的入射 光子与物质中原子的束缚电子相互作用时，光子可以把全部能E量转移给某个束缚电子，使电子脱离原子束缚而发射出去，发射出光电子的动能 ieBE康普顿效应： 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， 光子被散射改变了原来的能量和方向。2 20 0(1cos)1(cos)e Emmc 电子对效应：当 光子能量大于 时， 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， 20eE2、 能谱的形状闪烁 能谱仪可测得 能谱的形状，是典型的 射线能谱图。图的纵轴代表
3、单位时间内Cs137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。3、谱仪的能量刻度和分辨率:（1）谱仪的能量刻度: PAGE III根据已知能量值，就可以计算出多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10.6EMeV21.7EMeV测得未知光电峰对应的道址再乘以 e 值即为其能量值。7eBA（2）谱仪分辨率: 定义谱仪能量分辨率 为10%V半 高 度光 电 峰 脉 冲 幅 度数据处理及结论：一、 放大倍数和峰道址的关系放大倍数和光电峰峰道址的关系放大倍数 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0峰道址 969.1 865.7 762.1 6
4、63.1 558.4放大倍数 3.0 2.0 1.5 1.0 0.5峰道址 460.9 3599 311.0 260.7 211.5作 Cs137射线光电峰的道址数与放大倍数关系图，如下图所示：0123456789203040506070809010 B Linear Fit of Dat1_BAdresKLinear Regression for Data1_B:Y = A + B * XParameter Value Error-A 158.89098 1.25727B 100.88132 0.27667-R SD N P-PAGE IV0.99997 2.18029 10 0.0001-
5、可见，两者为正比关系。曲线拟合的较好！ 二、 道址和计数的关系放大倍数 3.0，电压 550v 时 137Cs 道址和计数的关系两峰的参数/ 峰道址 峰值 能量分辨率 峰半高宽 峰谷比被散射峰 106.2 481 327.4% 295.5 1.2光电峰 460.3 1378 9.5% 40.2% 15.5137Cs 描点：道址 32 50 70 90 105 130 180计数 412 399 409 463 480 459 379道址 210 240 270 280 290 300 320计数 397 369 386 387 381 335 209道址 340 380 400 410 430
6、 440 450计数 144 89 112 130 404 760 1201道址 460 470 480 490 500计数 1378 1160 780 344 137作 两峰道址与计数的关系图，如下图所示：137Cs0102030405002040608010120140 B 2point FT Smothing of Dat1_BNAdres60Co 道址和计数的关系峰道址： 844.1 970.4峰值： 653 47860Co 描点：PAGE V道址 500 550 600 650 700 750计数 476 460 468 473 312 298道址 770 790 810 830 8
7、44 860计数 268 243 325 576 653 647道址 870 890 900 910 930 950计数 542 251 157 130 225 427道址 960 970 980 990 1000 1010计数 523 478 450 429 250 85作 两峰道址与计数的关系图，如下图所示：60Co50607080901010010203040506070 B 2point FT Smothing of Dat1_BNAdres1、能量刻度 e光电峰 ，对应B=460.3E=.61MeV背散射峰 ，对应A12084因此， 3.52、测分辨率 对 ，左半高道址；437.81
8、37Cs右半高道址：483.2峰道址：460.3因此， E483.2-7=10%10%9.866半 高 宽光 电 峰 脉 冲 幅 度3、 两个峰道址 844.1，970.4；60Co左峰能量 3184.5.CoeMeeVPAGE VI右峰能量60Co31E970.415970.413CoeMeVeV而已知 实际两峰能量为 ， 与计算有一定偏差，但.Co2ECo仍然在误差允许的范围内，整体略小于理论值，可能是由于能量刻度测算的误差导致。4、由上述四峰再求两个能量刻度a) 取 ，对应道址 970.4；1=.3eV，对应道址 844.1；2E73.e1.209048MeVb) 取 ，对应道址 970
9、.4；13e，对应道址 460.3；2=.63e1.0970.4e再加上先前得出的一个 E，三次数值相差不大，可视作在误差允许范围内；5、作能量标定曲线：作能量标定曲线：E(MeV) 0.184 0.661 1.17 1.33峰道址 106.2 460.3 844.1 970.4作图如下：02040608010.0.20.40.60.81.01.21.4 B Linear Fit of Dat1_BEAdresLinear Regression for Data1_B:Y = A + B * XParameter Value Error-A 0.04579 0.00525B 0.00133 7
10、.66358E-6-PAGE VIIR SD N P-0.99997 0.0052 4 0.0001可见，曲线线性较好，谱仪测量精度较好，读斜率知 31.0eMeV思考题：1. 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 Cs137和Co60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可否改变？答：在测量 Cs 的光电峰量分辨率；具体的合适的条件是指，调整光电倍增管的放大系数，然后反复观察 s137和 Co60的能谱，一般要使 Cs137的 0.661MeV 光电峰在 512 道址左侧， ，一般选择在 400 左右比较合适，可以充分利用量程，而 o60的两个主光电峰接近屏幕右侧。 。不能改变，这样才能保证在同一能量刻度下测量，否则会对能量刻度产生影响，进而影响测量过程的统一性和准确性。 这是一份完美的报告，但是考虑迟交了，不给满分！物理三班金秀儒2007.5.31
