南京大学近代物理实验-γ射线的能量和强度测量
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。
伽马γ能谱测量分析近代物理实验报告

γ能谱的测量中山大学 2013级材料物理供参(吓)考(你),此报告真心累数据处理注:本实验所有数据来自文件“蝙蝠侠”一、改变高压,保持其他条件不变(通道数1024)观察137Cs能谱变化图1 改变高压,137Cs能谱变化曲线图分析:1.137Cs的γ能谱应该呈现三个峰和一个平台的连续分布,从通道低到高依次为X射线峰、反散射峰、康普顿效应贡献的平台以及反映γ能量的全能峰。
高压越大,统计越明显。
2.随着高压增大,全能峰向右移动,并且高度下降、宽度增大。
因为闪烁谱仪能量分辨率不变,高压增大,道址增大,∆V V又不变,则∆V大,故宽度变大,高道址的粒子数减少,高度下降。
二、改变通道数,保持其他条件不变(高压500V)观察137Cs能谱变化分析:(见图2)1.由于通道数1500后粒子数很少,能谱曲线趋于横轴,故横坐标只取到1500,方便观察。
2.道数越小,全能峰对应的道址越小,全能峰也越高、越瘦。
因为道数越小,则每个道址包含的能量间隔越大,统计的粒子个数就越多,从而使全能峰越高。
三、60Co的γ能谱曲线图(500V,通道数2014)图3 60Co的γ能谱曲线图分析:1.因为全能峰可以表示γ射线的能量,60Co两个峰对应的射线能量在图中标出,分别为1173keV、1333keV。
2.为探究能谱仪的效率曲线,需要知道每个核素测量所得能谱图的全能峰面积。
计算方法如下:全能峰面积即图中峰与底部线段所围成的面积,可用能谱曲线下的面积减去线段两端与横轴所围成的梯形面积,而能谱曲线下的面积可用线段之间所有道址对应的粒子数的加和来表示。
加和结果通过matlab进行求和而得。
虽然计算方式较为粗糙,但基本符合。
对于左侧全能峰:S(E)1=7287-(27+60)*(626-551)/2=3981对于右侧全能峰:S(E)2=5824-(27+13)*(726-626)/2=3824四、137Cs的γ能谱曲线图(500V,通道数2014)图4 137Cs的γ能谱曲线图分析:1.全能峰面积为:S(E)=9916-(13+2)*90/2=92412.137Cs的γ能谱呈现三个峰和一个平台的连续分布,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产生的。
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)。
γ射线能谱

γ射线能谱
γ射线,又称γ粒子流,是波长小于0.01nm的电磁波,频率超过3×1020Hz,能量极高,一般由能态较高的原子核向较低能态跃迁时(γ衰变)时产生。
γ光子是中性的,静止质量为0。
γ射线可由铀、钍、镭、锕等放射性金属发出,穿透力强,不会在磁场或电场中发生偏转,照射到物质时可与物质发生相互作用使得物质电离。
γ射线首先由法国物理学家维拉德(Paul Ulrich Villard)发现,也是继α、β射线后发现的第三种原子核射线。
γ射线可用于军工的武器制造,也可用于医疗上的肿瘤治疗,工业中,用于工件探伤与自动控制,农业中,用于辐射育种与病虫害防治。
γ射线照射可对人体产生损伤,损伤较轻时会恶心、乏力、呕吐,损伤严重时会头昏、呕吐、失去工作能力,甚至死亡。
γ射线光子能量

γ射线光子能量分析与解释γ射线是一种高能电磁波,其波长短于X射线,能量高于X射线。
γ射线的能量范围很广,从几百keV到数MeV不等。
γ射线的产生方式有多种,包括核反应、粒子对撞、放射性衰变等。
在医学上,γ射线被广泛用于放射治疗和诊断。
γ射线光子能量的计算方法γ射线光子的能量与其频率(或波长)有关。
根据普朗克-爱因斯坦公式E=hν(E为能量,h为普朗克常数,ν为频率),可以得到γ射线光子的能量公式:E=hc/λ其中c为光速,λ为γ射线的波长。
当已知γ射线的波长时,可以通过公式计算出其能量。
例如,当γ射线的波长为0.1nm时:E=hc/λ=(6.626×10^-34 J·s × 3×10^8 m/s)/0.1×10^-9m=1.989×10^-15 J=12.4 keV因此,该γ射线光子的能量为12.4 keV。
不同来源γ射线光子能量范围γ射线的能量范围很广,不同来源的γ射线光子能量也不同。
1. 核反应产生的γ射线核反应是一种常见的γ射线产生方式。
在核反应过程中,原子核发生裂变或聚变,释放出大量能量,并产生γ射线。
这些γ射线光子的能量通常在几百keV到数MeV之间。
例如,在核反应堆中,裂变过程会产生多种能量不同的粒子和辐射,其中包括能量在几百keV到数MeV之间的γ射线。
这些γ射线可以用于放射性同位素标记、放射治疗等领域。
2. 粒子对撞产生的γ射线粒子对撞是一种高能物理实验方法,通过将高速粒子(如电子、质子等)撞击靶物质来研究基本粒子结构和性质。
在粒子对撞过程中,高速带电粒子与靶物质原子核相互作用,释放出大量能量,并产生多种辐射,其中包括能量在几百keV到数MeV之间的γ射线。
例如,在欧洲核子研究组织(CERN)的大型强子对撞机(LHC)中,高能质子束与靶物质相撞,产生的γ射线能量可达到几TeV。
3. 放射性衰变产生的γ射线放射性衰变是一种自然现象,放射性元素的原子核在不稳定状态下会自发地发生衰变,释放出粒子和辐射。
实验一γ能谱测量

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。
伽马γ能谱测量分析近代物理实验报告

伽马γ能谱测量分析近代物理实验报告近代物理实验报告:伽马γ能谱测量分析摘要:伽马射线是高能电磁辐射,具有较高的穿透能力和较高的能量。
本实验通过使用伽马能谱仪测量伽马射线的能谱,并分析得到的数据,研究不同放射源的放射性产物。
引言:伽马能谱测量是现代核物理实验中的一项重要技术手段。
伽马能谱测量可以提供关于放射源的重要信息,如能量跃迁和原子核结构等。
在本实验中,我们将使用伽马能谱仪测量不同放射源的伽马射线能谱,并通过数据分析得出相关结论。
实验设备与原理:实验使用的伽马能谱仪由探测器、多道分析器和计算机组成。
探测器用于探测伽马射线,将其转化为电信号。
多道分析器用于将电信号转换为频率信号,并将其进行分析和计数。
计算机用于控制实验设备和记录实验数据。
实验步骤:1.打开伽马能谱仪,预热一段时间使其稳定。
2.将放射源放置在探测器附近,并设置适当的探测器和源的距离。
3.开始测量并记录数据,包括每个能道的计数值和对应的能量值。
4.测量不同放射源的能谱,并记录观察到的峰值位置和计数值。
5.分析数据,绘制能谱图,并利用峰位与能量的关系确定放射源的能量特征。
实验结果与讨论:通过与已知伽马能量的标准源进行对比,我们发现通过测量得到的能谱图中的特征峰位对应的能量与标准源的能量相符合,证明测量结果的准确性和可靠性。
同时,我们还发现不同放射源的能谱特征略有差异,这表明放射源的核结构和核能级跃迁的能量差异。
通过分析能谱图,我们可以得到放射源的能级结构和核衰变方式等信息。
结论:通过伽马能谱测量分析,我们可以获得一种放射源的能级结构、核衰变方式和核能级跃迁的能量差异等信息。
伽马能谱测量是一种重要的实验技术手段,被广泛应用于核物理、天体物理等领域的研究中。
[1]“伽马能谱测量技术及应用”,《中国核物理》,2002年,29卷(1):43-49[2]“准确测量伽马射线能谱技术研究”,《物理学报》,2024年,59卷(3):2457-2463[3]“伽马能谱测量及数据分析”,《核物理学报》,2005年,22卷(2):97-103。
γ射线能谱分析试验报告

γ射线能谱分析试验一、预习报告实验名称:γ射线能谱分析试验.实验内容:1.学会Na(TI)单晶Y闪烁谱仪整套装置的操作.调整和使用.2.了解多道脉冲分析器在Na(TI)单晶Y闪烁谱仪测量中的数据采集及其基本功能.3.测量Na(TI)单晶Y闪烁谱仪的能量和线性.4.分析137C S单能Y射线谱仪.5. 测量Na(TI)单晶Y闪烁探测器的计数率随工作电压变化的关系曲线.实验目的:1.了解闪烁探测器的结构.原理.2.掌握Na(TI)单晶Y闪烁谱仪的几个性能指标和测量方法.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.4.测量Na(TI)单晶Y闪烁探测器的坪曲线,确定合适的工作电压;实验仪器:Na(TI)单晶Y闪烁探头;微机多道Y(X)谱仪装置;Y放射源137C S一个.实验原理:1. 射线与物质的相互作用γ射线是原子核从激发态跃迁到低能态或基态时发射的波长很短的电磁辐射,研究γ射线的能谱对原子核的能级结构和放射性核素的应用等方面具有重要的意义。
γ射线与物质相互作用,可以有许多方式。
当γ射线的能量在30MeV 以下时,在所有相互作用方式中,最主要的三种,如图 1-1所示。
图1-1 γ射线与物质相互作用示意图(1)光电效应:入射γ粒子把能量全部转移给原子中的束缚电子,光子本身消失而把束缚电子打出来形成光电子这个过程称为光电效应。
由于束缚电子的电离能E i 一般远小于入射γ射线的能量E γ,所以光电子的动能近似等于入射γ射线的能量,即:E 光电 = E γ - E i ≈E γ (1)(2)康普顿散射:核外自由电子与入射γ射线发生康普顿散射。
根据动量守恒的要求,散射与入射只能发生在一个平面内。
设入射γ光子能量为hv ,散射光子能量为hv′,康普顿散射后散射光子能量与散射角θ的关系为:)cos 1(1θ-+='a hv v h(2)式中2c m hva e =,即为入射γ射线能量与电子静止质量m e所对应的能量之比。
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γ射线的能量和强度测量
摘要:闪烁探测器是利用某些物质在射线作用下受激发光的特性来探测射线的仪器。
本实验利用NaI(Tl)闪烁谱仪,进行γ射线的能量和强度测量。
关键词:NaI(Tl)闪烁谱仪,能量分辨率,探测效率
一、实验目的
1.了解NaI(Tl)闪烁谱仪的组成,基本特性及使用方法。
2.掌握测量γ射线的能量和强度的基本方法。
二、实验原理
2.1γ射线与物质的相互作用
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三种过程。
(1)光电效应:入射γ光子把能量全部转移给原子中的束缚电子,将其打出形成光电子。
由于电子束缚能一般远小于入射γ光子的能量,所以光电子动能近似等于入射γ光子的能量。
(2)康普顿散射:入射γ光子与核外电子发生非弹性散射。
设入射γ光子能量为hν,散射光子能为hν′,则反冲康普顿电子的动能Ee为
Ee=hν−hν′
康普顿散射后散射光子能量与散射角θ的关系为
hν′=hν/[1+α(1−cosθ)] (1)
其中α=hν/m e c2为入射γ射线能量与电子静止质量之比。
由(1)式可得,当θ=0时,hν=hν′,这时Ee=0,即不发生散射;当θ=180°时,散射光子能量最小,为hν/(1+2α),这时康普顿电子的能量最大,为
Ee max=hν·2α/(1+2α)(2)
所以康普顿电子能量在0至Ee max之间变化。
(3)正负电子对产生:当γ射线能量超过2 m e c2(1.022MeV)时,γ光子受原子核或电子的库仑场的作用可能转化为正负电子对。
入射γ射线能量越大,产生正负电子对的几率也越大。
在物质中正电子的寿命很短,当它在物质中耗尽自己的动能,便同物质原子中的轨道电子发生湮灭反应而变成一对能量各为0.511MeV的γ光子。
2.2闪烁谱仪结构与工作原理
NaI(Tl)闪烁谱仪由探头,高压电源,线性放大器,多道脉冲幅度分析器及部分组成。
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。
带电粒子通过闪烁体时,将引起大量的分子或原子的激发或电离,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,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。
闪烁体发出的光被闪烁体外的光反射层反射,汇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。
2.3闪烁谱仪的能量分辨率
由于形成阳极电流脉冲之前的各种过程的统计性质,对应于某一定能量的粒子,光电倍增管的输出脉冲仍有起伏,通常把脉冲计数率随脉冲幅度分布的半宽度ΔU1/2与计数率最大值对应的脉冲幅度U0之比定义为能量分辨率ε。
由于粒子能量与脉冲幅度成正比,故有
ε=ΔU1/2/U0=ΔE/E(3)
2.4闪烁谱仪的能量线性关系
利用闪烁谱仪做γ射线能量测定时,最基本的要求是在入射γ射线的能量和它产生的脉冲幅度之间有确定的关系;对于理想的闪烁谱仪,脉冲幅度与能量之间应呈线性关系;对于实际NaI(Tl)闪烁谱仪在较宽的能量范围内是近似线性的。
这是利用该谱仪进行射线能量分析与判断未知放射性核素的重要依据。
通常。
在实验上利用系列γ标准源。
测量相应全能峰处的脉冲幅度,建立γ射线能量及其对应峰位的关系曲线,这条曲线即能量刻度曲线。
典型的能量刻度曲线为不通过原点的一条直线,即
Ex p=Gx p+E0 (4)
式中x p为全能峰峰位(峰道址),E0为直线截距,G为增益(单位脉冲幅度对应的能量)。
能量刻度曲线可以选用标准源137Cs和60Co来标定。
2.5闪烁谱仪的探测效率
设γ源的发射强度为S,则γ谱仪的探测效率η为
η=n/S (5)式中n为全能峰的总计数率。
用这种方法定义的探测效率称为源峰探测效率。
n可用下式求得n=N/t (6)
式中N 为全能峰的净计数,t 为计数时间。
2.6 γ辐射强度测量
在相同条件下,分别测得标准源的全能峰面积为N 0和待测样品的全能峰面积N x ,设标准源的强
度为S ,待测样品的强度为S x ,则有
S x =N x ·S 0/N 0 (7)
三、实验仪器
实验采用NaI(Tl)闪烁谱仪,它由探头(包括闪烁体、光电倍增管、射极跟踪器),高压电源,线
性放大器,多道脉冲幅度分析器及部分组成。
四、实验步骤:
(1)检查实验装置,打开电源和相应软件,进入多道分析工作状态;
(2)使用137
Cs 标准源,测量γ谱仪的能量分辨率ε及探测效率η;
(3)测量137Cs 标准源的γ能谱;
(4)测量60Co 待测源的γ能谱;
(5)改变源的位置,重复(4)的测量;
(6)测量结束,把高压降至0,关机。
五、数据处理及误差分析
实验原始数据参见附在实验报告末尾处的实验记录。
1.对于432号标准源137Cs ,其源强为3S=75.310Bq ⨯ ,特征γ辐射能量为0E =0.66MeV γ 。
实
验时间为t=100s ,测得全能峰道址为x 0=387,半高宽左道址为x ’=361,右道址为x ’’=405,全能峰净
计数为N=66495。
则由(5)式,(6)式可得探测效率η为 N =
t S η⋅ =0.883% 半高宽x=x''-x'=44∆ ,能量分辨率为0
11.4%x x ε∆== 。
2.对于11号标准源60Co ,其源强为S 0=3
64.810Bq ⨯,特征γ辐射右全能峰能量为2E =1.33MeV γ。
实验时间为t=600s 。
测得右全能峰道址为x 2=712,左全能峰净计数为N 0=3112.则由以上数据可以确定闪烁谱仪的能量刻度曲线为
30E G x E =(2.0610x 0.13782)MeV x -=⋅+⨯-
将测得的左全能峰道址x 1=630代入上式,求得与x 1对应的能量为E x1=1.16095MeV,与标准值 E γ1=1.17MeV 的误差为0.77%,在测量允许的误差范围内。
3.对于待测的12号标准源60
Co ,实验测得其左全能峰净计数为Nx=4006,左全能峰道址为x 1=644,右全能峰道址为x 2=730,左峰左边界道址为x l =576,右峰右边界道址为x r =671。
由(7)式可得该待测源强度Sx 为 030=83.·410Bq /x x S N S N ⨯=
与标准值3
79.110Bq ⨯的误差为5.4%。
4.降低11号标准源60Co 的高度,重新测量一次,测得x 1=584,x 2=665,N x ’=1846。
可以看出,其全能峰道址基本没有发生移动,但全能峰的净计数发生了变化,这说明改变源的位置,样品的特征γ辐射能量不受影响,但仪器的探测效率会发生改变。
误差分析:
实验中主要的误差来源在于确定道址数时小范围内有多个符合条件的道址取值,这导致道址的读数存在一定的主观随意性。
改进的方法是延长测量时间增加取样点数,使测得的图线更加平滑,道址的选取更加准确。
六、思考题
1. γ射线与物质有哪三种主要作用,各有什么特点?
答: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三种过程。
1) 光电效应:入射γ光子把能量全部转移给原子中的束缚电子,将其打出形成光电子,光电子动能近似等于入射γ光子的能量。
2) 康普顿散射:入射γ光子与核外电子发生非弹性散射,康普顿电子能量在0至Ee max 之间变化,其中Ee max 如(2)式所示。
3)正负电子对产生:入射γ射线能量超过2 m e c2时,γ光子受原子核或电子的库仑场的作用可激发正负电子对。
入射γ射线能量越大,产生正负电子对的几率也越大。
在物质中正电子的寿命很短,当它在物质中耗尽自己的动能,便同物质原子中的轨道电子发生湮灭反应而变成一对能量各为m e c2的γ光子。
2. 何为全能峰?全能峰的计数主要来自于哪些作用的贡献?
答:γ光谱中由光电效应形成的光电峰能量与入射γ射线能量几乎相等,称为全能峰。
其计数主要来源于光电效应,此外,多次康普顿散射的累计效应和两个湮没光子被全吸收时的电子对效应,对全能峰也有贡献。
3.当改变γ源与探头之间的距离时,探测效率有无变化?为什么?
答:有变化。
γ源与探头之间的距离改变时,γ源对探头所张的立体角必然发生变化,γ光子被探头吸收的几率必然发生变化,从而引起探测效率的改变。
4.在对γ辐射进行能量测量时,样品的位置改变对测量结果有无影响?为什么?
答:没有影响。
γ辐射的能量只取决于所用核素的种类,与样品位置的改变没有关系。
参考文献
[1]黄润生,沙振舜,唐涛等,近代物理实验(第二版),南京大学出版社,2008.。