高纯锗伽马能谱仪认识实验报告
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。
高纯锗γ能谱仪rm0200ga参数
高纯锗γ能谱仪rm0200ga参数一、概述高纯锗γ能谱仪是一种用于测量γ辐射能谱的仪器，具有高能率、高能量分辨率和宽能谱范围等特点。
RM0200GA是一款由某公司生产的高纯锗γ能谱仪，具有多项优秀的参数和性能，因此在核物理、辐射监测、环境监测等领域得到了广泛应用。
二、技术参数1. 能量分辨率：该仪器的能量分辨率优良，可达到2.0 keV（全宽半峰宽），能够准确测量不同能量的γ辐射，并能够分辨能量非常接近的γ射线。
这一性能使得RM0200GA在实际应用中具有较高的精度和可靠性。
2. 测量范围：RM0200GA具有宽广的能谱测量范围，可测量的γ射线能量范围为20 keV至3000 keV，适用于各种不同辐射源的能谱测量与分析。
3. 时间分辨率：该仪器的时间分辨率很高，可达到1 μs，能够快速响应辐射事件，并记录下其能谱信息，适用于高强度辐射场的实时监测。
4. 灵敏度：RM0200GA的灵敏度较高，可以有效地探测辐射源发出的微弱γ射线，对于环境中的低剂量辐射也能进行可靠的检测。
5. 多道分析：仪器配有高效的多道分析系统，可实现对γ能谱的实时处理、分析和显示。
其软件界面友好，操作简单，能够满足用户的不同需求。
三、使用方法1. 仪器的开启与关闭：在使用仪器之前，需按照操作手册的指导正确开启设备，确保供电正常、通讯稳定等。
在使用完毕后，需按规定步骤将仪器关闭，以保证设备的稳定性和使用寿命。
2. 样品的处理与测量：对待测样品进行处理、装载、调整等操作，根据实际需要选择合适的测量模式，并设置相应的参数。
开始测量后，要及时监测数据的实时变化，确保测量的准确性和可靠性。
3. 数据的保存与分析：测量完成后，需对测得的数据进行保存和备份，并进行数据分析，提取出所需的信息并输出相应的报告。
对仪器进行必要的清洁和维护工作，以确保其长期稳定运行。
四、注意事项1. 操作人员需熟悉仪器的使用手册，了解各项参数和性能，严格按照操作规程进行操作。
高纯锗γ射线探测器及其新技术-中国科学院高能物理研究所
Compton Telescope
• 3D平面做Compton Telescope的原理
先进的康普顿望远镜
• Advanced Compton Telescope
６．射线踪迹阵列
• 在1994 年美国LBNL的科学家提出了新的射线踪 迹阵列概念。 • 它122个(hex.110+pent.12)36重分割的Ge构成， 称为射线能量踪迹阵列 (Gamma-Ray Energy Tracking Array)，简称GRETA。 • 欧洲称AGATA (Advanced Gamma Tracking Array)．由 192(hex.180+pent.12)分割的Ge个构成. • 基于Ge电极的高度分割、脉冲形状分析(pulse shape analysis)、踪迹运算(tracking algorithm) 和数字信号处理电子学等四个技术。
大体积，现在p型HPGe 的直径和高度达 98110mm2,体积800cc, 质量4.4kg， 207.6%，FWHM=2.4keV。
HPGe探测器类型
• n-型和p-型Ge． n-型几keV-20MeV，抗辐照及 损伤可恢复. p-型几十keV-20MeV，有较好 的能量分辨率． • 在几何上，常用的为单开端同 轴和平面两种，及特殊的，如 井型等. • 单开端同轴可认为由同轴平面 和真同轴两部分组成. • 单开端同轴从n-型和p-型的中 心电极通过DC耦合分别引出负 的和正的信号。
静态和瞬态电荷信号
• 瞬态
静态和瞬态电流信号
• 电流信号
位置分辨率
• • • • • 比较静态和瞬态电荷的幅度和形状， 比较电流信号的幅度和过零点， 位置分辨率远小于区段的几何尺度. 在r、z和位置分辨率2mm. Ge30000颗粒.
高纯锗能谱数据分析
高纯锗能谱数据分析在距离探头20cm 处利用Na 22、Cs 137、Am 241和Co 60γ射线源测得探测器的绝对效率刻度曲线；然后在距离探头1-12cm 取12个测量点，利用Am 241和Cs 137γ射线源测量探测器效率刻度曲线与距离的递推关系，可以得出近距离时的距离递推关系。
然后与蒙特卡洛模拟结果对比就可以得到源距离探头较近时的修正系数。
关键词：效率刻度，蒙特卡罗，符合修正，距离递推关系。
1. 背景知识介绍1.1 Gamma 射线简介一颗不稳定(即具有放射性)的原子核在放射出粒子及能量后可变得较为稳定，这个过程称为衰变。
这些粒子或能量 (后者以电磁波方式射出) 统称辐射。
由不稳定原子核发射出来的辐射可以是α粒子、β粒子、γ射线或中子。
放射性核素在衰变过程中，该核素的原子核数目会逐渐减少。
衰变至只剩下原来数目一半所需的时间称为该核素的半衰期。
每种放射性核素都有其特定的半衰期，由几微秒到几百万年不等。
每经过一个半衰期，放射性物质的放射性便会剩下一半，经过二个半衰期，放射性便会剩下原先的四分之一，以此类推。
原子核自发发射γ射线的转变称为γ衰变。
如果原子核仅仅发生γ衰变，则其电荷数和质量数均不发生改变。
但原子核的γ衰变通常伴随着α衰变或β衰变发生。
1900 年，法国化学家维拉尔（P.Villard,1860—1934）发现具有很强穿透本领的射线γ射线。
γ射线是一种电磁波，是不稳定的原子核衰变或裂变时放出的辐射，本质上它是一种能量比可见光和 X 射线高得多的电磁辐射，波长小于 0.1nm ，没有质量，亦不带电荷，在电磁场内能直线移动。
原子核衰变过程中，发射γ射线的原子核会发生能级跃迁，从不稳定跃迁到稳定态，此γ射线的光子能量和两个能级之间的能量差直接相关而且本征。
22衰变系图1.2图1.1Na和可见光一样，γ射线是以电磁波形式传送的能量，不同的是频率和能量很高，而且穿透能力很强，可以穿过人体，唯有厚厚的铅板和水泥才可以阻隔它。
能谱材料实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解能谱材料的基本原理和应用。
2. 掌握能谱分析的基本方法和技术。
3. 学习如何通过能谱分析确定材料中的元素成分及其化学状态。
4. 提高对材料科学实验操作技能的掌握。
二、实验原理能谱分析是一种利用高能电子或X射线照射材料，激发出光电子或俄歇电子，通过分析这些电子的能量分布来获取材料表面或内部元素成分和化学状态的方法。
常见的能谱分析技术包括X射线光电子能谱（XPS）和俄歇电子能谱（AES）。
X射线光电子能谱（XPS）原理：当X射线照射到材料表面时，会激发出光电子。
这些光电子的能量与其所对应的原子轨道中的电子结合能有关，通过测量光电子的能量，可以确定材料表面的元素成分及其化学状态。
俄歇电子能谱（AES）原理：当材料表面受到电子或X射线的激发时，会发射出俄歇电子。
俄歇电子的能量与其所对应的原子轨道中的电子结合能有关，通过测量俄歇电子的能量，可以确定材料中的元素成分及其化学状态。
三、实验仪器与材料1. 仪器：- X射线光电子能谱仪- 俄歇电子能谱仪- 样品台- 样品夹具- 计算机及数据采集系统2. 材料：- 待测样品- 标准样品四、实验步骤1. 准备样品：将待测样品固定在样品台上，确保样品表面平整、干净。
2. XPS分析：- 对样品进行X射线照射，激发出光电子。
- 测量光电子的能量分布，通过对比标准样品的能谱，确定样品中的元素成分及其化学状态。
3. AES分析：- 对样品进行电子或X射线照射，激发出俄歇电子。
- 测量俄歇电子的能量分布，通过对比标准样品的能谱，确定样品中的元素成分及其化学状态。
4. 数据处理与分析：- 对采集到的数据进行分析，包括能谱拟合、峰面积计算等。
- 将分析结果与标准样品进行对比，确定样品中的元素成分及其化学状态。
五、实验结果与分析1. XPS分析结果：- 样品表面元素成分：X、Y、Z等。
- 元素化学状态：X2p、Y3d、Z4f等。
2. AES分析结果：- 样品表面元素成分：X、Y、Z等。
核电厂实验室高纯锗伽玛谱仪的管理与维护
核电厂实验室高纯锗伽玛谱仪的管理与维护摘要：高纯锗探测器是核电厂放射化学使用的常见设备，要保证其长期稳定的工作，需要对其进行计划性的日常维护和保养。
在总结多年的电厂实0验室一起运行经验的基础上，总结归纳出高纯锗伽马谱仪的日常操作和维护项目，包括高纯锗探头的真空维护、仪器的供电要求、定期环境的温湿度监测等其他仪器故障处理。
同同时，兼顾仪器的日常维护，对于核电厂实验室的管理提出一些思考和建议。
关键词：高纯锗；实验室；真空；维护我们常说的高纯锗探测器，实质属于半导体探测器，其原理是在纯度相当高的锗晶体两端注入金属接触极，加高压后形成电场。
根据γ射线与物质的相互作用的理论，γ射线与晶体中核外电子作用产生电子空穴对，在电场力的作用下形成电荷。
由于γ射线产生的电荷量很小，因此高纯锗探头需要长期保持良好的真空度，而且高纯锗探测器必须在85—105K温度下工作，以减少自身噪声，这就是系统需要抽真空和制冷的原因。
而仪器配套屏蔽铅室，是为了获得更好的探测下限［1］。
1.电制冷HPGe（高纯锗）伽马谱仪简介根据HPGe探测器探头的冷却方式可以分为液氮冷却和电制冷，对于核电厂实验室，处于对于稳定安全考虑，相比于传统液氮制冷需要定期补充液氮，采用压缩机的电制冷更具优势［2］。
2.电制冷HPGe（高纯锗）伽马谱仪管理及维护电致冷X－CoolerII工作环境要求温度在5～30℃，相对湿度控制在5%～60%(不冷凝)；实验室分为仪器间与操作间。
仪器间配备空调、除湿机，常年温度控制在23oC以下，并开启除湿机。
概述来说，对其日常维护的要点就是定期更换压缩机散热扇滤网，并定期对冷头进行抽真空，然而，从实际情况来看该仪器的管理与维护还需充分考虑环境、供电情况等具体情况。
2.1.运行条件的要求从性能角度来说，高纯锗探头应尽量持续保持在低温条件下，从这方面来讲电致冷省去了填充液氮带来的不便，其运行只需保持供电即可。
因此，本单位电致冷高纯锗伽马谱仪仪器一般保持不间断运行，鉴于电厂存在定期供电线路切换试验或电力检修，我们为器配置了UPS和备用切换电路大致可以保障断电，在非计划断电时切换UPS供电，可以维持X－CoolerII的运行3～4小时内［3］；在计划断电时提前切换供电线路；另外，由于电厂实验室几乎每天都会使用仪器，建立了该仪器电制冷的运行状况记录表，对电制冷进行定期巡检和维护。
实验室高纯锗γ谱仪安装、调试及维护使用
实验室高纯锗γ谱仪安装、调试及维护使用摘要：本文总结了实验室高纯锗γ谱仪在安装、调试过程中需要注意的事项，介绍了高纯锗γ谱仪在日常使用过程中遇到的常见故障。
结合高纯锗γ谱仪的技术手册，对高纯锗γ谱仪的日常使用和常见故障解决提出了些建议。
关键词：高纯锗γ谱仪；探头；电制冷；放射性1 前言γ射线是一种波长很短、能量很高、具有极强的穿透能力的电磁波，其放射性危害涉及面广、杀伤力强、危害大，是人类外照射的主要来源。
随着3.11日本福岛核事故的发生，放射性监测一度成为了国内外专家和公众关注的焦点，而γ核素分析则是放射性监测工作中最为重要的一部分。
高纯锗γ谱仪是一种专门用于对放射性核素分析的物理测量仪器，其具有能量分辨率高、峰形好、性能稳定等特点，目前高纯锗γ谱仪已被核电厂、海关检验局、研究院校等单位的实验室广泛应用于放射性监测工作中。
本文主要针对采用电制冷的高纯锗γ谱仪在安装、调试过程中遇到的一些问题进行总结，提出预防措施和解决方案，并对仪器日常维护使用提出了建议。
2 高纯锗γ谱仪的安装高纯锗γ谱仪主要由高纯锗探头、数字化谱仪（MCB）、铅室及支架、电制冷（X-COOLER）、UPS电源、DIM盒高压模块、电脑等组成。
为保证高纯锗γ谱仪的顺利安装和后续的稳定运行，在仪器安装前，实验室需满足以下要求：1)环境温度：温度控制在23℃以下，并保持稳定；建议实验室分为仪器间和操作间，仪器间单独配备空调。
2)环境湿度：相对湿度不超过60%；若超过60%，很可能会在高纯锗探头的外表面产生冷凝水，损坏探头内部的电子学组件，进而影响仪器的稳定性和使用寿命。
3)电源配置：220V，50Hz的交流电，建议尽可能采用多路电源供应，以保证仪器的长期稳定运行。
4)电源接地：要求零线和地线分开，零线地线之间交流电压小于3V；保证高纯锗γ谱仪在进行γ核素分析时，低能区电子学噪声对计数产生的影响尽可能小。
5)承重能力：原装进口铅室和国产一体化整体铅室重量大约在1100Kg左右，国产分离铅室一般也在1000Kg以上（根据铅室的层数而定），因此建议实验室尽可能设置在1楼，并在铅室安装位置放置1-2m2的垫板（铁板或者铜板）以避免损坏地板。
高纯锗γ谱仪监测进出口水产品核污染的应用研究
高纯锗γ谱仪监测进出口水产品核污染的应用研究李宾;周德庆;陆地;赵峰;尚迪;任义广;耿金培【期刊名称】《南方农业学报》【年(卷),期】2013(044)010【摘要】[目的]建立并应用高纯锗γ谱仪监测水产品中放射性核素的方法对山东口岸进出口水产品核污染情况进行监测,及时判断日本福岛核泄漏事故对我国进出口水产品质量安全产生的影响.[方法]样品经洗净、晾干,取其可食部分进行烘干、粉碎、装样预处理,用高纯锗γ谱仪进行放射性核素检测;然后随机选取3种137Cs 阳性样品,制成3组平行样品进行测量,分别在0.5、l、2、4、6、8、12、18、36h 时保存图谱,用DSA-1000数字化谱仪进行解谱,用Genie 2000谱分析软件对所得图谱进行数据分析,得到不同时间内样品中各监测核素的比活度.[结果]测量时间＜6 h时,随着测量时间延长,检测结果呈缓慢的递增趋势;检测时间＞8 h后检测结果趋于稳定.在所检测的1127份样品中,放射性核素的检出率8.9％,涉及的放射性核素主要有134Cs、137Cs和110mAg,其检出率分别为6.21％、5.15％和2.75％;137Cs的最高比活度为27.8 Bq/kg,134Cs的最高比活度为16.7 Bq/kg,所检测阳性样品中134Cs、137Cs、110mAg的比活度远低于各国限量标准.[结论]高纯锗γ谱仪监测水产品核污染的检测时间以6～8 h为宜;日本福岛核泄漏事故后我国的进出口水产品尚未出现重大核污染现象,但仍需继续进行监测.【总页数】5页(P1735-1739)【作者】李宾;周德庆;陆地;赵峰;尚迪;任义广;耿金培【作者单位】中国水产科学研究院黄海水产研究所,山东青岛266071;上海海洋大学食品学院,上海201306;上海海洋大学食品学院,上海201306;烟台出入境检验检疫局,山东烟台264001;上海海洋大学食品学院,上海201306;烟台出入境检验检疫局,山东烟台264001;烟台出入境检验检疫局,山东烟台264001;烟台出入境检验检疫局,山东烟台264001【正文语种】中文【中图分类】TS207.51【相关文献】1.高纯锗γ谱仪监测进出口水产品核污染的应用研究 [J], 李宾;周德庆;陆地;赵峰;尚迪;任义广;耿金培;2.高纯锗γ 谱仪对自然环境中氡子体的探测效率刻度 [J], 何正忠;吕丽丹;周文韬;徐继圆3.基于高纯锗γ谱仪测量高氡浓度的方法 [J], 龚蕾;单健;何正忠;吕丽丹4.电致冷高纯锗γ谱仪系统的管理与维护 [J], 刘雪; 王是淇; 张明旭; 成钊意; 杨坤杰5.高纯锗γ谱仪测量准确度影响因素分析 [J], 阳雄宇;杨辉;廖海平因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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高纯锗能谱仪认识实验报告
一、实验目的
1、了解半导体γ谱仪及相应数据采集软件的一般操作使用方法；
2、了解天然放射性核素铀、镭、钍、钾和人工放射性核素137Cs、60Co等的特征γ射线谱；
3、了解能量刻度方法；
4、理解低本底相对法γ谱定量分析原理。
二、实验内容
认识137Cs单能源的仪器谱（复杂谱）
学习用152Eu放射源进行探头能量刻度的方法；
采集并观测226Ra的γ射线谱，认识镭组γ射线谱的主要成份，学习伽马谱定性分析原理；采集混合体标准源谱线，了解伽马谱定量分析原理。
三、实验仪器
高纯锗伽马能谱仪组成：探测器（HPGe)探头(晶体＋前置放大器＋低温装置)；多道脉冲幅度分析器（MCA) (一般大于4000道，现在一般都带有数字稳谱功能)；计算机(谱解析软件及定量分析软件)
示意图：
探测器（HPGe)探头(晶体＋前置放大器＋低温装置)
1、探测器结构：高纯锗伽马能谱仪探测器分为N型和P型。
所有高纯锗探测器本质上就是一个大的反转二极管。
为了放大信号，需要连接二极管和进行信号处理的电子学线路，在晶体上做出两个接触极。
晶体上的电接触具有两极：较厚的锂扩散极，即N+接触极（几百微米）；较薄的离子注入极，即P+极（几百纳米）。
锂接触极较厚，因为此极是金属锂扩散到晶体中所形成的，厚度可控制在几百微米的量级，晶体能够被切割成任意形状。
然而，晶体（二极管）内部的电场分布很重要，这点使得具有实用价值的晶体形状被限制成带有中心圆孔的圆盘状或圆柱体状。
圆柱体探测器的一端是封闭的，又称为同轴探测器；而圆盘状的探测器一般称为平面探测器。
根据所用材料类型的不同(N型或者P型)，接触极是不同的。
对于P型探测器，较厚的锂扩散极在探测器的外表面而薄的离子注入极在内表面。
对于N型探测器，接触极和P型恰好
相反。
图1给出了两种P型探测器晶体的示意图；图2给出了两种N型探测器晶体的示意图。
图1. P型高纯锗探测器几何结构示意图。
图2. N型高纯锗探测器几何结构示意图。
N型同轴探测器外壳为铍，有两个优点:(1)耐中子损伤能力强，通常比同样体积的P型同轴探测器要强20倍；(2)有较薄的入射窗，可探测的能量范围为0.02~l0MeV，因此，它被称作为GAMMA-X探测器。
但是它价格较高，容易损坏。
P型探测器外壳通常是不锈钢的，吸收低能γ射线，对于低能区的分辨率不高，但是价格相比N型要便宜。
2、探测器工作原理
探测的射线进入灵敏区，产生电离，生成大量的电子-空穴对，在外加电场作用下，电子和空穴分别迅速向正负两极漂移、被收集，在输出电路中形成脉冲电信号
半导体探测器中的电子－空穴对称为探测器的信息载流子，3eV(半导体探测器)。
多道脉冲幅度分析器（MCA)
多道脉冲幅度分析器，脉冲信号幅度分布的仪器。
它把脉冲信号按幅度的大小进行分类并记录每类信号的数目。
主要由模数转换（ADC）、地址编码器和存储器构成；探测器将不同能量的伽马射线换成幅度与能量成正比的脉冲信号，输入到ADC，转化成数字表示，进入编有地址的存储器中每个地址存储器为一道，设有一个计数器。
每存一次使该道读数加一16384道，采用8192道，两道作为一道输出
四、实验步骤
开机并稳定半小时以上；
测量137Cs标准源；
测量152Eu标准源，进行能量刻度；
测量镀镭指南针；
测量样品的特征γ射线谱。
五、实验内容
用152Eu放射源进行探头能量刻度
采集并观测226Ra的γ射线谱，认识镭组γ射线谱的主要成份
六、实验小结
思考题：
如果某一个核素放出几种不同能量的γ射线，γ谱分析时用一种能量还是用几种能量?
用几种能量，因为同一个核素会释放出不同能量的γ射线。
如果只用一种能量会误认为是其他核素释放的γ射线。
用γ谱分析方法测定样品中镭含量时，样品为什么要密封30天以上？
因为镭样品制成初时为粉末状，不含氡。
而铀系中高能量的γ谱线主要来自镭以后的核素，那么测量γ射线用以计算镭含量的前提是镭与氡处于放射性平衡状态。
氡的半衰期为3.825d，在密闭的容器中，经过10倍的氡的半衰期二者即达到放射性平衡，时间为38.25d。