试验3NaITl闪烁谱仪
NaI(TI)闪烁谱仪系列实验
NaI(TI)闪烁谱仪实验一、引言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。
它们的主要优点是：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。
本实验目的是了解NaI(TI)闪烁谱仪的原理、特性与结构，掌握NaI(TI)闪烁谱仪的使用方法和—射线能谱的刻度，学会NaI(TI)闪烁谱仪的应用。
二、实验原理1、γ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粒子把能量全部转移给原子中的束缚电子，而把束缚电子打出来形成光电子。
由于束缚电子的电离能1E 一般远小于入射γ射线能量E γ，所以光电子的动能近似等于入射γ射线的能量1=E E E E γγ-≈光电（2）康普顿散射：核外电子与入射γ射线发生康普顿散射示意如图。
设入射γ光子能量为h υ，散射光子能量为'h υ，则反冲康普顿电子的动能r E'r E h h υυ=-康普顿散射后散射光子能量与散射角θ的关系为()'11cos h h υυαθ=+- 2e h m cυα= α为入射γ射线能量与电子静止质量之比。
由上式可得，当0θ=时，'h h υυ=。
这时0e E =，即不发生散射；当180θ=︒时，散射光子能量最小，它等于12h υα+，这时康普顿电子的能量最大，为()max 212e E h αυα=⋅+ 所以康普顿电子能量在0至212h αυα⋅+之间变化。
（3）正、负电子对产生：当γ射线能量超过202(1.022)m c MeV 时，γ光子受原子核或电子的库伦场的作用可能转化成正、负电子对。
入射γ射线的能量越大，产生正、负电子对的几率也越大。
在物质中正电子的寿命是很短的，当它在物质中消耗尽自己的动能，便同物质原子中的轨道电子发生湮没反应而变成一对能量各位0.511MeV 的γ光子。
NaI(Tl)多道谱仪测量固体样品时实验数据准确性分析
想如何 去 评 定 ， 是 实 验 室 分 析 测 量 的一 项 重 要 工 也
４ 仪 器 稳 定性 ： 续 ２ｈ运 行 ， ） 连 ４ 对 Ｃ 峰 位 道 置道 ｓ
飘 ＜±５道 。
作 。现就实际工作中利用 №ＩFra bibliotek闪烁体多道谱仪对 （ ｎ）
在 环境监 测过 程 中 ， 各类 环境 固体 样 品中 的天然
放射性核素含量的监测分析结果是评定 环境质量 的
一
１ 实 验条 件
项重要指标 ， 而利用多道谱仪对这些固体样品中的
１ 实验温度 ： ） 实验 室室温 （ 由空调控 温， ２ ． ± 约 ２０
０ ５ ） ．℃ 。
放射性核素含量进行测量分析 ， 也是我们环境监测 中
８０ １ ） ３０ １
摘要 ： 通过对 同一样 品中的放 射性核素含量进行 多次等精 度测量 ， 结果 的可靠性进行 分析和 出现 离散 的数 据进行 数据舍 弃检 对
验。在放射性 测量过程 中除考虑 统计误 差外 ， 同时也应考虑仪 器的、 为的及偶 然 因素导致的 系统误 差 ， 而提 高测量精 度。 人 从
５ １～ ５ ３
Ａｂ ｔａ ｔ ｙ ｓｒ ｃ ：Ｂ ｍｕ ｔ ｌ ｅ ｕ ｌ— ａ ｃ ｒ ｃ ｍｅ ｓ ｒｍｅ ｔ ｔ ｒｄ ｏ ｃ ｉｅ ｕｃｉ ｅ ｏ ｔｎ ｉ ｔ ｅ ａ １ ｓ ｍｐ ｅ． ｔｅ ｅ ｕ ｔ ｌｉ ｅ ｑ ａ ｐ ｃｕａ ｙ ａ ｕ ｅ ｎｓ ｏ ａ ｉａ ｔ ｎ ｌ ｃ ｎ ｅ ｔ ｎ ｈ ｓ Ｈ ｅ ａ ｌ ｖ ｄ ｈ ｒ ｓ ｌ ｒｌａ ｉ ｔ ｓａ ａｙ ｅ ｎ ｉｃ ｅｅｄ ｔ ｅｎ ｎ ｇ ｔｄ ｉ ｅ ｔｄ．Ｉ ｐ ｃ ｓ ｆｒｄ ｏ ｃ ｉｅｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｈｅ ｓａｉｔ ａ ｒｏ ｅｉｂｌ ｙ ｉ ｎ ｚ ｄ ａ ｄ ｄ ｓ ｒｔ ａ ｂ ｉｇ ａ ｅ ａｅ ｓｔｓｅ ｉ ｌ ａ ｂ ｎ ｒ ｅ ｓｏ ａ ｉａ ｔ ａｕ ｅ ｎ ，ｔ ｔ ｔ ｉ ｌｅ ｒｒ ｏ ｖ ｓｃ ｓ ｏ ｌ ｅ ｃ ｎ ｉｅ ｅ ｎ ｄ ａ ｈ ａ ｉ ｈ ｕ ｄ ｂ ｏ ｓｄ ｒｄ，ａ ｔｔ ｅ ｓ ｍｅｔｍｅ，ｓ ｓｅ ｔ ｒｏｓｆｏ ｅ ｉ ｍｅ ｔ ，ｍａ ｉ ｕａｏ ｓ ａ ｄ ｏ ｃ ｓｏ ａ ａ ｔｒ ｈ ｕ ｄ ｙ ｔｍａ ｉ ｅ ｒｒ ｒｍ ｑ ｐ ｎ ｃ ｕ ｓ ｎ ｐ ｌｔｒ ｃ ａ ｉｎ ｆ ｃｏｓ ｓ ｏ ｌ ｎ ｌ ｂ ａｃ ｌｔｄ ａｓ ｎ ｏｄ ｒｔ ｍｐ ｖｎ ｃ ｕ ａ ｙ． ｅ ｃ ｌｕ ａｅ ｌｏ ｉ ｒ ｅ ｏ ｉ ｒ ｉｇ ａ ｃ ｒ ｃ ｏ Ｋｅ ｒ ｓ：ａ ｉａ ｔ ｅ ｎ ｃｉ ｅ； ｑ ａ — ａ ｃ ｒ ｃ ａ ｕ ｅ ｎ ； ｔｔ ｔ ａ ｒｏ ； ｃ ａ ｉｎ ｌｅＴ ｒ ｙ ｗｏ ｄ ｒｄ ｏ ｃｉ ｕ ｌｄ ｅ ｌ ｃ ｕａ ｙ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｓａ ｉ ｉ ｌｅ ｒ ｒ ｏ ｃ ｏ ａ ｌｏ ｖ ｕ ｓｃ ｓ
实验三、用NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪辨识未知源
实验三 用NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪辨识未知源一. 实验目的1、了解闪烁谱仪的工作原理，学习调整闪烁谱仪的实验技术。
2、掌握测谱技术及分析简单γ能谱的方法。
3、掌握谱仪能量分辨率及能量线性的测量方法。
4、学习谱仪应用的实例——辨别未知源的方法。
二. 实验内容1、熟悉线性放大器与单道脉冲幅度分析器，以及计算机多道脉冲幅度分析器的使用，调整谱仪至正常工作状态。
2、选择合适实验条件，用单道测量137Cs 的γ能谱，确定单道系统的能量分辨率。
3、利用多道脉冲幅度分析器测量137Cs 源及60Co 源的全谱；刻度谱仪能量线性，确定能量分辨率、峰康比；对137Cs 的γ能谱进行谱形分析并与理论比较。
4、测量未知源的γ能谱，确定峰位的能量，进而辨别未知源。
5、 比较NaI 和BGO 两种不同闪烁体的性能。
三. 实验原理1、 NaI(T1)单晶γ谱仪简介NaI(T1)单晶闪烁谱仪由一块NaI(T1)闪烁体、光电倍增管、射极输出器和高压电源以及线性脉冲放大器、单道脉冲幅度分析器(或多道分析器)定标器等电子学设备组成，示意图见图3-1。
图3-1 Nal(T1)闪烁谱仪装置示意图光电 倍增管闪烁体射极 输出 器线性脉冲 放大器单道脉冲幅度分析器多道脉冲 幅度分析器自动 定标器高压电源示波器源γ射线入射闪烁体内，产生次级电子，使闪烁体内原子电离、激发后产生荧光。
这些光信号被传输到光电倍增管的光阴极，经光阴极的光电转换和倍增极的电子倍增作用而转换成电脉冲信号，它的幅度正比于该次级电子能量，再由所连接的电子学设备接受放大、分析和记录。
NaI(T1)单晶γ谱仪测量γ射线的过程由图3-2示说明。
图3-2 γ射线和闪烁体交互作用至光电倍增管阳极形成电流脉冲的示意图这种谱仪对γ射线的探测效率高、分辨时间短、价格相对便宜。
可用来测量射线的通量密度，也可用来对辐射进行能量分析，在核物理研究及核技术应用的各领域中广泛使用。
2、 单能γ谱的谱形分析方法谱仪测得的是脉冲数按幅度的分布，即脉冲幅度谱，简称脉冲谱，一般提到谱仪测得γ谱均系指此脉冲谱。
新开近代物理实验讲义之一 -----NaI(T1)单晶 γ 能谱测量实验
新开近代物理实验讲义之一γ能谱测量实验-----NaI(T1)单晶γ能谱仪的简要工作原理一NaI(T1)单晶1、总体概述BH1324型微机γ多道谱仪系列的基本系统由碘化钠能谱探头、高压电源(HV)/线性放大器(AMP)、4096道模数变换器(ADC)、电脑串行接口RS-232及计算机等组成。
线性放大器将对从探测器输出的电脉冲信号进行适当的放大，然后再送入模数变换器(ADC)。
ADC的主要任务是把模拟量(电压幅度)变换为脉冲数码并对模拟量进行选择，变换出的脉冲数码经电脑接口送入计算机的一个特定内存区。
高压电源供给探测器所需高压及低压。
2、线性放大器整个放大器由输入缓冲器、第一级成形电路、第一级放大器、第二级成形器、第二级放大器、同相/反相器及输出缓冲器等六个部分组成。
两个缓冲器均为互补式射极跟随器，利用这种电路输入阻抗高，输出阻抗低的特点，使放大器的输入端与探头，输出端与ADC很好匹配，成形电路主要是为提高信噪比。
两个放大级均采用快速运算放大器LM318，每一级提供2倍、4倍和8倍的增益。
同相/反相器也由LM318集成运算放大器组成。
因为放大器输出总是接ADC，ADC输入信号要正极性，所以不管放大器输入极性如何，通过极性选择开关使输出信号为正极性。
3、模数变换器(ADC)本模数变换器是线性放电型ADC。
在幅度分析(PHA)时，微机通过串口接口给出启动电平，ADC即可工作。
在没有输入信号时，线性门开着，输入信号轻缓冲器、零点调节器、并通过线性门送到峰展宽器，输入信号向展宽器的记忆电容(CM)充电，当记忆电容的电压充电到输入信号的峰值后，展宽器的充电二级管截止，电容上的电荷保持着 (这就是所谓展宽器的意思) 。
如果输入信号在上下阈之间，快地址不产生溢出，在充放标志(CFB)脉冲产生后，将启动定相电路并关闭线性门，定相触发器(A7)的输出去控制线性放电，当记忆电容上的电压放到基线值时，展宽器因充电二级管导通而复原，此时充放标志也随之复原，并关闭时钟门。
NaI(Tl)闪烁谱仪及伽马能谱测量
物理科学与技术学院 核工程与技术系
NaI(Tl)闪烁谱仪及g能谱测量
实验目的
1、了解闪烁探测器的结构、工作原理。 2、熟悉γ射线与物质相互作用的三种效应（光电效应、康 普顿效应和电子对效应）。 3、掌握闪烁谱仪的几个性能指标和测试方法，观测、分
析γ全能谱。
实验仪器
γ放射源60Co和137Cs；NaI（Tl）单晶γ闪烁谱仪；计 算机等。
X
.
实验原理
一、γ 射线与物质的作用
康普顿效应
Eg '
Eg Eg 1 1 cos 2 m0 c
Ee
Eg m0c 2 1 Eg 1 cos
NaI(Tl)闪烁谱仪及伽马能谱测量
思考题
1.如何从示波器上观察到的137 Cs或60Co脉冲波形图， 判断谱仪能量分辨率的好坏？ 2.反散射峰是如何形成的？
3.若有一单能伽马源，能量为2 MeV，试预言其谱 形。
常用数据：
60
Co两条伽马射线能量1173.2 keV和1332.5 keV，137Cs伽马射线能量661.7 keV, 反散射 峰能量184 keV。 铝的密度2.7 g/cm3,铅的密度 11.34 g/cm3。 对661.7 keV能量伽马射线，铝的质量吸收系 数理论值0.194 cm-1,铅的质量吸收系数理论 值1.213 cm-1。
NaI(Tl)闪烁谱仪及伽马能谱测量
三、137Cs的γ射线的能谱
图2
137Cs的γ线的能谱
137Cs半衰期30.17年。95%通过贝塔衰变为137m1Ba(半衰期153秒、光子能量
是662 keV)，5%直接衰变为稳定的137Ba 。 环境中存在着微量的137Cs，它们 几乎都是在1940年代至1960年代的核试爆及某些核事故中释放出来的。历史上 曾造成137Cs释放进入环境中的著名案例包括如切尔诺贝利核事故等。2011年3 月11日，日本的福岛第一核电站事故事件发生时，也曾发现它的存在。
实验3NaI（Tl）闪烁谱仪
实验3 NaI(Tl)闪烁谱仪实验目的1. 了解谱仪的工作原理及其使用。
2. 学习分析实验测得的137Cs γ谱之谱形。
3. 测定谱仪的能量分辨率及线性。
实验内容1. 调整谱仪参数，选择并固定最佳工作条件。
2. 测量137Cs、65Zn、60Co等标准源的γ能谱，确定谱仪的能量分辨率、刻度能量线性并对137Cs γ能谱进行谱型分析。
3. 测量未知γ源的能谱，并确定各条γ射线的能量。
原理NaI(Tl)闪烁谱仪由NaI(Tl)闪烁体、光电倍增管、射极输出器和高压电源以及线性脉冲放大器、单道脉冲幅度分析器（或多道分析器）、定标器等电子学设备组成。
此种谱仪既能对辐射强度进行测量又可作辐射能量的分析，同时具有对γ射线探测效率高（比G-M计数管高几十倍）和分辨时间短的优点，是目前广泛使用的一种辐射探测装置。
下图为NaI（Tl）闪烁谱仪装置的示意图。
当γ射线入射至闪烁体时，发生三种基本相互作用过程，即光电效应、康普顿散射和电子对效应。
前两种过程中产生电子，后一过程出现正、负电子对。
这些次级电子将能量消耗在闪烁体中，使闪烁体中原子电离、激发而后产生荧光。
光电倍增管的光阴极将收集到的这些光子转换成光电子，光电子再在光电倍增管中倍增，最后经过倍增的电子在管子的阳极上收集起来，并通过阳极负载电阻形成电压脉冲信号。
γ射线与物质的三种作用所产生的次级电子能量各不相同，因此对于一条单能量的γ射线，闪烁探测器输出的次级电子脉冲幅度仍有一个很宽的分布。
分布形状决定于三种相互作用的贡献。
根据γ射线在NaI（Tl）闪烁体中总吸收系数随γ射线能量变化的规律，γ射线能量Eγ<0.3MeV时，光电效应占优势，随着γ射线能量升高，康普顿散射几率增加；在Eγ>1.02MeV以后，则有出现电子对效应的可能性，并随着γ射线能量继续增加而变得更加显著。
图2为示波器荧光屏上观察到的137Cs 0.662MeV单能γ射线的脉冲波形和谱仪测得的能谱图。
浙师大物理实验报告-NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪及γ射线能谱的测量
浙师大近代物理实验报告NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪及γ射线能谱的测量γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定任希物理081 08180123摘要：在了解了γ射线与物质相互作用的基本特性与多道脉冲幅度分析器在NaI（T1）单晶γ谱测量中的数据采集及其基本功能之后，我们通过使用NaI（T1）γ闪烁谱仪，测量137Cs 和60Co的γ能谱，并求出各项指标，分析谱形。
并且进一步了解窄束γ射线在物质中的吸收规律，并通过仪器测量了γ射线在不同物质中的吸收系数，通过对比不同物质的吸收系数，了解γ射线的性质。
关键词：NaI（T1）γ闪烁谱仪137Cs、60Coγ能谱吸收系数引言1896年法国物理学家H．贝可勒尔发现铀的放射性，以及1898年M．居里和P．居里发现钋和镭以后，人们开始认识到一类元素具有放射性，并陆续发现了其他放射性元素。
随着科技的不断进步发展，放射性元素最早应用的领域是医学和钟表工业。
后来放射性元素的应用更深入到人类物质生活的各个领域，例如核电站和核舰艇使用的核燃料，工业、农业和医学中使用的放射性标记化合物，工业探伤、测井（石油）、食品加工和肿瘤治疗所使用的某些放射源等。
由此可见放射性元素的价值所在。
在科研、工农业生产、医疗和环境保护等方面，应用γ射线的能谱测量技术，可以分析活化以后的物质中各种微量元素的含量。
但直接测量γ射线的强度是很困难的。
闪烁探测器是利用带电粒子转化成带电粒子对物质原子的激发，从而产生发光效应来探测射线的，它还能测量粒子强度和能量，由于具有探测效率高和分辨时间短等优点得到广泛应用。
正文：1.γ射线能谱的测量实验室所提供的仪器为NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪，其余素材包括Co和Cs两种放射源，还有Pb和Al两种测量吸收系数时所用的材料。
根据所提供的实验素材，首先我们需要测量Cs和Co的全能峰，即利用电脑软件画出以上两种元素的能谱图，全能峰的测量具有一定的意义，在能谱图左侧的高峰虽然有一定的量子数，但是其包含的能量太低，中间的峰虽然有一定的能量，但量子数太低，只有最右侧的全能峰具有一定的量子数和一定的能量，有研究的价值。
NaITl)闪烁谱仪系列实验
NaI（Tl）闪烁谱仪系列实验实验原理1. γ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、负电子对产生这三种过程。
（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，而把束缚电子打出来形成光电子。
由于束缚电子的电离能Ｅ1一般远小于入射γ射线能量Ｅγ，所以光电子的动能近似等于入射γ射线的能量Ｅ光电＝Ｅγ－Ｅ1≈Ｅγ（２）康普顿散射。
核外电子与入射γ射线发生康普顿散射的示意图见图1.2-1。
设入射γ光子能量为ｈ，散射光子能量为ｈ，则反冲康普顿电子的动能ＥeＥe＝ｈ－ｈ康普顿散射后散射光子能量与散射角θ的关系为（1.2-1）式中，即为入射γ射线能量与电子静止质量所对应的能量之比。
由式（1.2-1），当θ＝０时ｈ＝ｈ，这时E e＝０，即不发生散射；当θ＝１８０°时，散射光子能量最小，它等于ｈ／（１＋２α），这时康普顿电子的能量最大，为（1.2-2）所以康普顿电子能量在０至之间变化。
（３）正、负电子对产生。
当γ射线能量超过２ｍ0ｃ2（1.022ＭｅＶ）时，γ光子受原子核或电子的库仓场的作用可能转化成正、负电子对。
入射γ射线的能量越大，产生正、负电子对的几率也越大。
在物质中正电子的寿命是很短的，当它在物质中消耗尽自己的动能，便同物质原子中的轨道电子发生湮没反应而变成一对能量各为0.511ＭｅＶ的γ光子。
2. 闪烁谱仪结构与工作原理ＮａＩ（Ｔｌ）闪烁谱仪结构如图1.2-2。
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。
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实验3 NaI(Tl)闪烁谱仪
实验目的
1. 了解谱仪的工作原理及其使用。
2. 学习分析实验测得的137Cs γ谱之谱形。
3. 测定谱仪的能量分辨率及线性。
实验内容
1. 调整谱仪参数，选择并固定最佳工作条件。
2. 测量137Cs、65Zn、60Co等标准源的γ能谱，确定谱仪的能量分辨率、刻度能量线性
并对137Cs γ能谱进行谱型分析。
3. 测量未知γ源的能谱，并确定各条γ射线的能量。
原理
NaI(Tl)闪烁谱仪由NaI(Tl)闪烁体、光电倍增管、射极输出器和高压电源以及线性脉冲放大器、单道脉冲幅度分析器（或多道分析器）、定标器等电子学设备组成。
此种谱仪既能对辐射强度进行测量又可作辐射能量的分析，同时具有对γ射线探测效率高（比G-M计数管高几十倍）和分辨时间短的优点，是目前广泛使用的一种辐射探测装置。
下图为NaI（Tl）闪烁谱仪装置的示意图。
当γ射线入射至闪烁体时，发生三种基本相互作用过程，即光电效应、康普顿散射和电子对效应。
前两种过程中产生电子，后一过程出现正、负电子对。
这些次级电子将能量消耗在闪烁体中，使闪烁体中原子电离、激发而后产生荧光。
光电倍增管的光阴极将收集到的这些光子转换成光电子，光电子再在光电倍增管中倍增，最后经过倍增的电子在管子的阳极上收集起来，并通过阳极负载电阻形成电压脉冲信号。
γ射线与物质的三种作用所产生的次级电子能量各不相同，因此对于一条单能量的γ射线，闪烁探测器输出的次级电子脉冲幅度仍有一个很宽的分布。
分布形状决定于三种相互作用的贡献。
根据γ射线在NaI（Tl）闪烁体中总吸收系数随γ射线能量变化的规律，γ射线能量
Eγ<0.3MeV时，光电效应占优势，随着γ
射线能量升高，康普顿散射几率增加；在
Eγ>1.02MeV以后，则有出现电子对效应
的可能性，并随着γ射线能量继续增加而
变得更加显著。
图2为示波器荧光屏上观
察到的137Cs 0.662MeV单能γ射线的脉冲
波形和谱仪测得的能谱图。
（a）为示波器
荧光屏上观察到的波形，（b）为谱仪测量
137Cs γ能谱。
在γ射线能区，光电效应主要发生在
K壳层。
在击出K层电子的同时，外层电
子填补K层空穴而发射X光子。
在闪烁体
中，X光子很快的再次光电吸收，将其能
量转移给光电子。
上述两个过程是几乎同
时发生的，因此它们相应的光输出必然是
叠加在一起的，即由光电效应形成的脉冲
幅度直接代表了γ射线的能量（而非Eγ
减去该层电子结合能）。
谱峰称为全能峰。
一台闪烁谱仪的基本性能由能量分辨
率、线性及稳定性来衡量。
探测器输出脉
冲的形成过程中存在着统计涨落。
即使是
确定能量的粒子的脉冲幅度，也仍然具有
一定的分布，如图3所示。
通常把分布曲
线极大值一半处的全宽度称半宽度
图2
FWHM, 有时也用ΔΕ表示。
半宽度反映
了谱仪对相邻脉冲幅度或能量的分辨本领。
因为有些涨落因素与能量有关，使用相对分辨本领η更为确切。
一般谱仪在线性条件下工作，故η也等于脉冲幅度分辨率，即：
V
V E E ∆=∆=η （1）
E (V )和ΔE (ΔV )分别为谱线的对应能量（幅度
值）和谱线的半宽度（幅度分布的半宽度）。
标准源137Cs 全能峰最明显和典型，因此经
常用137Cs 0.662MeV 的γ射线的能量分辨率
来检验与比较γ谱仪的这一特性。
最佳的数
据η为7.8％。
闪烁探测器输出脉冲幅度的涨落是由很多因素决定的。
理论计算指出：选择发光效率高的闪烁体，使用光电转换效率高的光阴极材料，以及提高光电子第一次被阴极收集的效率等都有利于改善能量分辨率。
在我们实验中，尚需考虑到以下一些因素，进行必要的调整，以期达到一台谱仪可能实现的最好分辨率。
（1） 闪烁体与光电倍增管光阴极之间保持良好的光学接触；
（2） 参考光电倍增管高压推荐值，并作适当调整，使得在保持能量线性条件下，输
出脉冲幅度最大；
（3） 合理选择单道分析器的道宽，如单道分析器最大分析幅度为10V 时，道宽宜用
0.1V
（4） 根据放射源的活度，选择合适的源与闪烁体之间的距离。
显然，利用γ谱解析核素或能量相近的γ射线时，受到谱仪能量分辨率的限制。
这时需要借助于实验上得到的单能γ谱的经验规律，例如半宽度随着γ射线能量变化的经验规律，以及各种数学处理方法来解决。
能量线性指谱仪对入射γ射线的能量和它产生的脉冲幅度之间的对应关系。
一般NaI(Tl)闪烁谱仪在较宽的能量范围内（100keV 到1300keV ）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，在确定的实验条件下分别测量系列源γ谱。
由已知γ射线能量全能峰峰位对相应的能量作图，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：
0)(E Gx x E p p +=
(2)
式中x p 为全能峰峰位；E 0为直线截矩；
G 为增益即每伏（或每道）相应的能量。
能量刻度亦可选用标准源137Cs
（0.662MeV ）和60Co(1.17、1.33MeV)
来进行，如图4所示。
实验中欲得到较
理想的线性，还需注意到放大器及单道
分析器甄别阈的线性，进行必要的检验
与调整。
此外，实验条件变化时，应重
新进行刻度。
确定未知γ射线能量的正确性取决
于全能峰峰位的正确性，这将与谱仪的稳定性、能量刻度线的原点及增益漂移
有关。
事实上，未知源总是和标准源非同时测量的，因此很可能他们的能谱对应了不同的原点及增益。
当确定能量精度要求较高时，需用计算机处理，调整统一零点及增益，才能得到真正的能量与全能峰峰位的对应关系。
至于全能峰峰位的确定，本实验可在记录足够数目的计数后由图解法得到。
实验装置
见图1
实验仪器
一体化多道分析器BH1324 1台
γ能谱探头FJ374 1个
或：
插件机箱FH0001A 1台
低压电源BH1231 1台
1.5KV高压电源BH1283N 1台
线性脉冲放大器BH1218 1台
单道脉冲幅度分析器BH1219 1台
插道定标器BH1220 1台
γ能谱探头FJ374 1个
标准源137Cs、60Co 各一个
未知γ源1个
示波器1台
实验步骤
1.按谱仪装置示意图连接仪器，用示波器观察137Cs和60Co的脉冲波形，调节并固定
光电倍增管的高压
2.调节线性脉冲放大器的放大倍数，使137Cs 0.662MeV的γ射线的全能峰落在合适的
甄别阈上，例如8V。
选择并固定单道脉冲幅度分析器的道宽，例如1V，测量137Cs
全能谱及本底谱。
3.改变线性脉冲放大器的放大倍数，使137Cs和60Co的全能峰合理地分布在单道脉冲
幅度分析器的阈值范围内，测量这两个源的γ能谱。
4.测量未知γ源能谱
5.实验结束前，重复测量137Cs 0.662MeV的γ射线的全能峰，以此检验谱仪的稳定性。
结果分析和数据处理
思考题
1.如何从示波器上观察到的137Cs脉冲波形图，判断谱仪能量分辨率的好坏？
2.某同学实验结果得到137Cs能量分辨率为6％，试述怎样用实验来判断这一分辨率
之真假？
3.若有一单能γ源，能量为2MeV，试预言其谱形。
4.试根据测量的137Cs（0.662MeV）、60Co（1.33MeV）以及未知γ源的能谱，求出相
应的γ射线全能峰的半宽度，并讨论半宽度随γ射线能量变化的规律。
5.试述60Co 1.17MeV这条γ射线相应的能量分辨率，能否直接从全能峰半宽度求出，
为什么？
6.在测得的37Cs 0.662MeV γ射线全能峰峰位处，作一垂线为对称轴，将发现对称轴
低能边计数明显地多于对应的高能边计数，试分析全能峰不完全对称的原因。