γ射线能谱的测量与吸收系数的测定
,γ能谱测量方法
γ能谱测量是一种用于分析和测量γ射线的能量和强度分布的方法。
以下是几种常见的γ能谱测量方法：
1.闪烁体探测器（Scintillation Detector）：该方法使用具有闪烁性质的物质作为探测器，
当γ射线通过闪烁体时，会产生光闪烁。
这些闪烁信号被转换为电信号，并通过放大和处理后，形成γ能谱。
2.半导体探测器（Semiconductor Detector）：半导体探测器利用半导体材料的特性来测量
γ射线的能量。
当γ射线与半导体相互作用时，会产生电子-空穴对。
通过测量这些电荷对的移动和收集，可以得到γ能谱。
3.多道分析器（Multichannel Analyzer）：多道分析器是一种将不同能量范围内的γ射线
分离并计数的设备。
它通常与闪烁体或半导体探测器一起使用。
多道分析器将接收到的信号根据能量进行离散化，并将其对应到不同的道址上，形成γ能谱。
4.探测器阵列（Detector Array）：此方法使用多个探测器组成的阵列来测量γ射线。
每个
探测器都可以提供关于能量和位置的信息，通过组合分析得到完整的γ能谱。
这些方法在γ能谱测量中具有不同的特点和应用范围，可以根据实验需求选择合适的测量方法。
无论采用哪种方法，γ能谱测量都是研究核物理、放射性衰变以及其他与γ射线相关领域的重要手段。
核辐射测量
实验二 γ射线的吸收一、实验目的：1、了解γ射线在物质中的吸收规律；2、测量γ射线在不同介质中的吸收系数。
二、实验器材：1、KZG03C 辐射检测仪一台；2、Cs137点放射源一个；3、铅准直器一个；4、40×40×dcm3的水泥、铝、铁、铜、铅吸收屏若干块（附屏支架）；5、手套、长钳夹子、尺子、绳子各一套。
三、实验原理：天然γ射线与物质相互作用的三种主要形式：光电效应、康普顿散射和形成电子对效应。
由于三种效应的结果，γ射线通过物质时发生衰减（吸收），其总衰减系数应为三者之和：实验证明，γ射线在介质中的衰减服从指数规律：de I I μ-=0，mm d e I I μ-=0μ=(- Ln(I/I O ))/d ， μm =(- Ln(I/I O ))/d m式中：I 为射线经过某一介质厚度的仪器净读数（减去本底）；I 0为起始射线未经过介质的仪器净读数（减去本底）； d 为介质厚度，单位为cm; d m 为介质面密度，单位为g/cm 2；μ 为γ射线经过介质的线吸收系数，单位为cm -1； μm 为γ射线经过介质的质量吸收系数，单位为g/cm 2； 半吸收厚度：为使射线强度减少一半时物质的厚度，即021I I =时，μ2ln 21=d 或 212ln d =四、实验内容： 1. 选择良好的测量条件（窄束），测量Cs 137源的γ射线在同一组吸收屏（水泥、铝、铁、铜、铅）中的吸收曲线，并由半厚度定出吸收系数； 2. 用最小二乘拟合的方法计算出吸收系数与1中的结果进行比较； 3.测量不同散射介质时（同一角度，同一厚度）γ射线的强度。
五、实验步骤： 1. 吸收实验1) 调整装置，使放射源、准直孔、探测器的中心在一条直线上； 2) 测量本底I 0’；3) 将源放入准直器中，测量无吸收屏时γ射线强度I 0”；4) 逐渐增加吸收屏，并按相对误差在N ±δ的要求测出对应厚度计数I d ’，每个点测三次取平均植； 5)更换一种吸收屏，重复步骤4，测量时注意测量条件不变。
实验1.1.2γ辐射的能量和强度测量
实验1.1.2γ辐射的能量和强度测量实验1.1.2 γ辐射的能量和强度测量一．实验目的1.了解NaI(T1)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光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γE ，所以光电子的动能近似等于入射γ射线的能量γγ光电E E E E ≈-=1（2）康普顿散射：设入射γ光子能量为νh ，散射光子能量为' νh ，则反冲康普顿电子的动能'ννh h E e -=康普顿散射后散射光子能量与散射角θ的关系为 )cos 1(1'θανν-+=h h 2cm h e να= α为入射γ射线能量与电子静止质量之比。
易知ααν212*(max)+=h E e （3）正、负电子对产生：当γ射线能量超过22c m e （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。
闪烁体发出的光子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。
实验二 γ射线的吸收
实验二γ射线的吸收一、实验目的：1、了解γ射线在物质中的吸收规律；2、测量γ射线在不同介质中的吸收系数。
二、实验器材：1、KZG03C辐射检测仪一台；2、Cs137点放射源一个；3、铅准直器一个；4、40×40×dcm3的水泥、铝、铁、铜、铅吸收屏若干块（附屏支架）；5、手套、长钳夹子、尺子、绳子各一套。
三、实验原理：天然γ射线与物质相互作用的三种主要形式：光电效应、康普顿散射和形成电子对效应。
由于三种效应的结果，γ射线通过物质时发生衰减（吸收），其总衰减系数应为三者之和：μ=τ+σ+κ实验证明，γ射线在介质中的衰减服从指数规律：式中：I为射线经过某一介质厚度的仪器净读数（减去本底）；I0为起始射线未经过介质的仪器净读数（减去本底）；d 为介质厚度，单位为cm;dm 为介质面密度，单位为g/cm 2 ；μ为γ射线经过介质的线吸收系数，单位为cm-1；μm 为γ射线经过介质的质量吸收系数，单位为g/cm 2 ；半吸收厚度：为使射线强度减少一半时物质的厚度，即四、实验内容：1.选择良好的测量条件（窄束），测量Cs 137源的γ射线在同一组吸收屏（水泥、铝、铁、铜、铅）中的吸收曲线，并由半厚度定出吸收系数；2.用最小二乘拟合的方法计算出吸收系数与1中的结果进行比较；3.测量不同散射介质时（同一角度，同一厚度）γ射线的强度。
五、实验步骤：1.吸收实验1)调整装置，使放射源、准直孔、探测器的中心在一条直线上；2)测量本底I0’；3)将源放入准直器中，测量无吸收屏时γ射线强度I 0”；4)逐渐增加吸收屏，并按相对误差在N±δ的要求测出对应厚度计数I d’，每个点测三次取平均植；5)更换一种吸收屏，重复步骤4，测量时注意测量条件不变。
吸收实验装置原理图：六、数据分析与处理：1. 吸收实验：表1 本底数据读数一读数二读数三均值117123128122.7表2 有放射源无吸收介质数据第一次第二次第三次平均值IO=I 有源-I 本底587 663 606 618.7 496表3 有介质时增加的厚度mm 总厚度mm 第一次第二次第三次平均值I=I 平均-I 本底Ln(I/IO)本底117 123 128 122.67无介质0 0 587 663 606 618.67Fe 10.3 10.3 308 306 322 312 189.3333333 -0.9630710.47 20.77 225 250 221 232 109.3333333 -1.5121710.33 31.1 178 150 141 156.33 33.66666667 -2.6900710.37 41.47 137 126 137 133.33 10.66666667 -3.839457.94 49.41 136 114 136 128.67 6 -4.4148210.62 49.73 113 122 108 114.33 -8.333333333 #NUM! Al 19.803 19.803 404 430 432 422 299.3333333 -0.5050221.7 41.503 278 312 309 299.67 177 -1.0304319.62 61.123 239 236 231 235.33 112.6666667 -1.4821422.1 83.223 196 203 223 207.33 84.66666667 -1.7678520.25 103.473 164 160 174 166 43.33333333 -2.4376520.58 124.053 152 157 132 147 24.33333333 -3.0147318.9 142.953 125 136 145 135.33 12.66666667 -3.6676 Pb 5.4 5.4 179 193 178 183.33 60.66666667 -2.101183.72 9.12 140 153 151 148 25.33333333 -2.974455.2 14.32 119 115 116 116.67 -6 #NUM! 大理石21 21 415 404 395 404.67 282 -0.5646724 45 301 265 283 283 160.3333333 -1.1293220 65 228 223 242 231 108.3333333 -1.5213623 88 174 185 193 184 61.33333333 -2.0902520.5 108.5 163 174 157 164.67 42 -2.4689123 131.5 129 166 151 148.67 26 -2.9484820.5 152 157 128 145 143.33 20.66666667 -3.1780519.5 171.5 118 120 131 123 0.333333333 -7.30519 图1 γ射线在不同介质中的吸收曲线表4 吸收系数比较介质原子序数半厚度(cm) 吸收系数(cm-1 /g) 拟合吸收系数(cm-1 /g) 水泥多种元素 2.1713360.259780.3192铝13 2.8094970.241910.2467铁26 0.7630510.8694780.9084铅82 0.209617 3.57627 3.3067七、实验结果和心得体会通过实验我们可以知道，不同的材料对射线的吸收是不一样的。
γ能谱实验1
近代物理仿真实验—γ能谱实验γ能谱实验和原子的能级间跃迁产生原子光谱类似，原子核的能级间产生γ射线谱。
测量γ射线强度按能量的分布即γ射线谱，简称γ能谱，研究γ能谱可确定原子核激发态的能级，研究核蜕变纲图等，对放射性分析，同位素应用及鉴定核素等方面都有重要的意义。
在科研、生产、医疗和环境保护各方面，用γ射线的能谱测量技术，可以分析活化以后的物质各种微量元素的含量。
测量γ射线的能谱最常用的仪器是闪烁谱仪，该谱仪在核物理、高能离子物理和空间辐射物理的控测中都占有重要地位，而且用量很大。
本实验的目的是学习用闪烁谱仪测量γ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γ射线的能谱。
一实验目的（1）学习用闪烁谱仪测量γ射线能谱的方法（2）要求掌握闪烁谱仪的工作原理和实验方法，（3）学会谱仪的能量标定方法，并测量γ射线的能谱二实验原理根据原子核结构理论，原子核的能量状态时不连续的，存在分立能级。
处在能量较高的激发态能级E2上的核，当它跃迁到低能级E1上时，就发射γ射线（即波长约在1nm-0.1nm间的电磁波）。
放出的γ射线的光量子能量hγ= E2 - E1，此处h为普朗克常熟，γ为γ光子的频率。
由此看出原子核放出的γ射线的能量反映了核激发态间的能级差。
因此测量γ射线的能量就可以了解原子核的能级结构。
测量γ射线能谱就是测量核素发射的γ射线按能量的分布。
闪烁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。
这种荧光物质常称为闪烁体1. 闪烁体的发光机制闪烁体的种类很多，按其化学性质不同可分为无机晶体闪烁体和有机闪烁体。
有机闪烁体包括有机晶体闪烁体，有机液体闪烁体和有机塑料闪烁体等。
对于无机晶体NaI(Tl)而言，其发射光谱最强的波长是415nm的蓝紫光，其强度反映了进入闪烁体内的带电粒子能量的大小。
应选择适当大小的闪烁体，可使这些光子一射出闪烁体就被探测到。
辐射防护—辐射监测之γ剂量测量
GP X
(en / )m (en / )α
38
闪烁计数器在剂量测量中的应用
当晶体材料的原子序数接近空气的有效原子序 数时，则荧光光子产额与照射量率的比值对γ 射线能量的依赖性就越小。大多数无机晶体中 的元素，其原子序数比空气有效原子序数（Ze ＝7.64）大得多，因此，它们的响应随光子能 量的变化是很大的。但是，有机闪烁体，如蒽， 完全是由碳和氢元素组成的，在很大能量范围 内，可以认为是“空气等效”的。
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中子剂量当量的测量
当中子束作用于机体时，根据中子能量 En和对应的辐射权重因子wR，可以计算 出不同能量的单位中子注量在组织中的 剂量当量因子fH值。于是，只需要知道辐 射场的中子能谱 (En )，即可用下式算出 剂量当量
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中子剂量当量的测量
H n
E
f H (En )(En ) d En
作为一种灵敏的辐射探测器，G－M计数器已 被广泛采用，但G－M计数器的相应与吸收剂 量D或照射量X，一般没有直接联系。然而， 若对计数器壁的材料进行适当选择或者计数器 外附加某些屏蔽过滤，则在一定的能量范围内， 能使G－M计数器的响应正比于空气的吸收剂 量、空气的比释动能或照射量
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G－M计数器在剂量测量中的应用
量从转而换达因到子组织fH随等中效子，能直量接E测n变出化以的Sv趋为势单，
位的剂量当量值。剂量当量仪可做成球 形或圆柱形
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辐射监测 —剂量测量的其他方法
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其他测量方法
G－M计数器在剂量测量中的应用 闪烁计数器在剂量测量中的应用 热释光剂量计 空泡中子剂量计
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G－M计数器在剂量测量中的应用
位质量介质的平均能量E( m
量 Eg ( )的比值
γ射线能谱测量
感想体会： 1. 通过本实验,我们了解了γ射线能谱图的特点,学习了γ射线闪烁探测器的 使用. 2.特别感谢唐老师对我们的指导.
长. <2>.放大器电压对放大器的影响是非线性的,但接近于线性.放大器电压
越大,能谱图越长. 故该放大器可以看作线性放大器.
结果讨论： 从原子核中发射出来的γ射线本身就是有不同的能量的，当我们用探测器去
测量时，因为有上述三种的效应存在，特别是康普顿效应的发射电子能量是连续 的，所以即使是单能的γ射线，我们从探测器中得到的信号也是连续的，应此γ 射线能谱有三个峰和一个平台，最右边的峰为全能峰，是由于光电效应贡献的， 平台是康普顿效应贡献的，1 号峰为反散射峰，是γ射线发生康普顿散射产生的， 为 X 射线峰。
下面我们利用上面的原理简单的来讨论一下γ射线能谱的特点，因为从原子 核中发射出来的γ射线本身就是有不同的能量的，当我们用探测器去测量时，因 为有上述三种的效应存在，特别是康普顿效应的发射电子能量是连续的，所以即 使是单能的γ射线，我们从探测器中得到的信号也是连续的，就如上图所示，γ 射线能谱有三个峰和一个平台，最右边的１号峰为全能峰，是由于光电效应贡献 的，２号平台区域是康普顿效应贡献的，３号峰为反散射峰，是γ射线发生康普 顿散射产生的，４号峰为为 X 射线峰。
γ射线能谱测量
0802 班，程道辉，U200710222 0802 班，安志强，U200710210
前言： γ射线首先由法国科学家P.V.维拉德发现的，γ射线是光子，是由原子核
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
γ射线能谱测量γ 射线能谱测量中的物质变化过程是：γ 射线（光子）→ 次级电子（三种相互作用）→ 荧光（光子，探头的闪烁体发出）→ 光电子（在打拿极上产生并倍增）→ 光电流打拿极上光电子激发更多次级电子，打拿极上所加电压对电子加速，使形成更多的电子，从而形成足够大的较稳定的可以被探测到的光电流。
电流与极间电压应该成正比关系，计数不能反映初始的电子产生数目，但能反映其统计规律，计数应该是由光电流的大小与单个电子的电量的比值所得到的。
示波器的幅度可以反映射线粒子的能量大小。
数据处理与结果○1 0(6.98，127.6) B (7.67，127.5) C (7.42，255.21)7.42 V U 0.69 V 0.69 W=100%8.97%7.67O A U U U =∆=∆⨯== ○20截距=-0.04473 G=斜率=0.1962线性方程 E(x )0.19620.04473p O p p E E Gx x ==+=- 实验分析○1 示波器上的波形有一波幅最大的曲线，下面的弥漫区域还有小的波形。
这是因为在闪烁体中发生了光电效应，康普顿效应，电子对效应，这三种效应中，光电效应最强，产生的次级电子最多，对应着波幅最大的波形，下面的小波形则是由康普顿效应造成的，其强度要弱于光电效应。
○2 γ射线是单能射线，其对应的能谱应该是单一的分立的，但是我们测得的能谱却是连续的。
这是因为三种效应激发出的电子的能量是不一样的，加上闪烁体分辨能力低,还有其它电子学的干扰存在，因此闪烁体谱仪测量单能射线不可能就一单能峰值。
○3实验中用示波器观察波形的时候，为什么要将光电峰置于8伏左右？我猜想是：示波器的波幅实际上是反应的电流的强弱，光电峰的强度应该是在8伏左右；电子在经过单道分析器的时候，是需经过选择的，只有能量介于某一道宽内的时候才能通过，在设置好道宽后，通过调节阈值就可以测得不同能量的电子了，表现出不同的光电流强度和计数率的变化，也可以解释为什么我们测得的是一条连续的曲线了。
伽马射线的吸收
I I 0e
x
I 0e
R m /
由于在相同的实验条件下，某一时刻的计数
率N总与该时刻的射线强度I成正比
N N 0e
R m /
如果将吸收曲线在对数坐标纸上作图，将 得出一条直线。
ln N R m / ln N
0
ln N R m / ln N
0
- /
ln
N R
2 2
ln
N
1
1
R
半吸收厚度就是使入射的γ 射线强度减 弱一半时的吸收物质的厚度。记作
I I 0e
x
1 I0 2
d 1 / 2 ln 2 / 0 . 693 /
有用的定义
吸收截面 吸收系数 σ μ = σN
半吸收厚度
d1/2=ln2/μ
核物理实验
NaI(Tl)闪烁谱仪( NaI(Tl) scintillation spectrometer)及伽马 能谱测量
伽马射线的吸收
物理科学与技术学院 核工程与技术系
实验目的
1、了解γ 射线与物质相互作用及其在物质中 的吸收规律。
2、测量γ 射线在不同物质中的吸收系数μ 。
NaI(Tl)闪烁谱仪及伽马能谱测量
铅和铝的吸收曲线
实验仪器装置
γ 放射源137Cs（0.6617 MeV）或 60Co （1.1732 MeV，1.3325 MeV） ； 200μ m AL窗NaI闪烁探头和光电倍增管； γ 谱仪； Pb、Al吸收片若干； 微机。
实验内容
1) 测量137Cs的γ 射线（取662 keV光电峰）在通 过一组吸收片（铅、铝）后的射线强度，作 出伽马射线强度与吸收体质量密度关系曲线， 并用最小二乘法原理拟合求线性吸收系数。
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γ射线能谱的测量及物质吸收系数的测定 物理082班 叶品昭 08180236
【摘要】本实验是用Nal(Tl) 闪烁谱仪来测量Co和Cs 元素所发出来γ射线能谱分布规律与窄束射线在在Pb、Al中的吸收规律。通过实验了解NaI(T )闪烁谱仪原理，特性与结构，掌握NaI(T )闪烁谱仪的使用方法。并通过对γ射线能谱与物质吸收系数的测量，加深对γ射线与物质相互作用的理解以及在现实生活中的一些重要意义。
【关键词】能谱 γ射线 γ闪烁谱仪 吸收系数 【引言】某些物质的原子核能发生衰变，会放出射线，核辐射主要有α、β、γ三种射线。γ射线是由原子核由高能级向低能级跃迁时产生的一种辐射。它是一种波长极短的电磁波，其能量由原子核跃迁前后的能级差来表示即：射线与物质发生相互作用则产生次级电子或能量较低的 射线，将 射线的次级电子按不同能量分别进行强度测量，从而得到 辐射强度按能量的分布，即为“能谱”。 α、β、γ三种射线我们可以通过不同的实验仪器能够探测到这些肉眼无法看见的射线。同时由于射线与物质相互作用，导致射线通过一定厚度物质后，能量或强度有一定的减弱，称为物质对射线的吸收。研究物质对射线的吸收规律，不同物质的吸收性能等，在防护核辐射、核技术应用和材料科学等许多领域都有重要意义。本实验主要用到了用Nal(Tl) 闪烁谱仪，它的主要优点是即能测量各种类型的带电粒子，又能探测中性粒子，即能测量粒子强度，又能测量粒子能量，并且探测效率高。
【正文】 一、实验原理 A、γ射线能谱的测量 闪烁γ能谱仪正是利用γ光子与闪烁体相互作用时产生次级带电粒子，进而由次级带电粒子引起闪烁体发射荧光光子，通过这些荧光光子的数目来推出次级带电粒子的能量，再推出γ光子的能量，以达到测量γ射线能谱的目的。γ闪烁谱仪内部含有闪烁体，而闪烁体在带电粒子作用下被激发或电离后，能发射荧光，可以把射线的能量转变成光能。 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，γ光子与物质相遇时，通过与物质原子发生光电效应、康普顿效应或电子对效应而损失能量，其结果是产生次级带电粒子，如光电子、反冲电子或正负电子对。次级带电粒子的能量与入射γ光子的能量直接相关，因此，可通过测量次级带电粒子的能量求得γ光子的能量。
闪烁γ能谱仪可测得γ能谱的形状，图1就是典型Cs137的γ射线能谱图。 图的纵轴代表单位时间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eE，又称全能峰，
其能量就对应γ射线的能量E。实验过程中要保证最终的峰值与图中A峰的CH（道数）尽量的接近，这样测得的结果才有实验价值。
B、物质吸收系数μ的测定 本实验研究的主要是窄束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，通过吸收片后的γ光子，仅由未经相互作用或称为未经碰撞的光子所组成。窄束γ射线在穿过物质时，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，即
xNxeIeIIr
00
其中，I0、I分别是穿过物质前、后的γ射线强度，x是γ射线穿过的物质的厚度（单位cm），σr是光电、康普顿、电子对三种效应截面之和，N是吸收物质单位体积中的原子数，μ是物质的线性吸收系数（μ=σrN，单位为cm）。显然μ的大小反映了物质吸收γ射线能力的大小。 实际工作中常用质量厚度Rm（g/cm2）来表示吸收体厚度，以消除密度的影响。因此上式可表达为
/0)(RmeIRI
由于在相同的实验条件下，某一时刻的计数率N总与该时刻的γ射线强度I成正比，又对上式取对数得：
0lnlnNRNm
由此可见，如果将吸收曲线在半对数坐标纸上作图，将得出一条直线，如右图所示。/mmr
可以从这条直线的斜率求出，即
除吸收系数外，物质对射线的吸收能力也经常用“半吸收厚度”表示。所谓“半吸收厚度”就是使入射的射线强度减弱到一半时的吸收物质的厚度，记作：
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2/1d
三．实验装置 实验器材包括：①γ放射源137Cs和60Co(强度≈1.5微居里)；②200mAl窗NaI(Tl)闪烁探头；③高压电源、放大器、多道脉冲幅度分析器。④Pb、Al吸收片各4片。
四、实验步骤： A、γ射线能谱的测量
1、取出放射源137Cs和60Co，开机预热二十分钟；把放射源137Cs放在先将放射源放入实验谱仪中适当的位置，调节放大倍数为0.3，调节高压是谱线中的全能峰尽量靠近160道（60Co为320道）设置采集时间为300s（60Co为500s）。转动实验谱仪上的手柄，使闪烁体的位置对准放射源，使射线能够刚好入射进入闪烁体。 2、分别测137Cs的全能谱并分析谱形。利用多道数据处理软件对所测得的谱形进行数处理，寻峰，半宽度记录，净面积记录，能量刻度，能量分辨率等数据。 3、改变探测器的位置，重复上述步骤对137Cs进行3次采集。 4、把137Cs换成60Co，重复以上步骤； 4、在得到的6组能谱中选取137Cs和60Co中最佳的，然后将实验所得图像保留并打印； 5、关闭RS能偶仪的时候要先把仪器上的调节开关全部打到0档，并把数据调到0再关闭仪器的电源。
B、物质吸收系数μ的测定
1、打开电源，预热二十分钟，调整合适的电压（700-900V左右）
1212lnlnRRNNm
2、取出放射源Cs，放到装置上去；调整实验装置，使放射源、准直孔、闪烁探测器的中心位于一条直线上；
3、在闪烁探测器和放射源之间加上4片已知质量厚度的铝片（2.48cm2+2.45 cm2+2.44g/cm2+2.57g/cm2），进行定时测量（t=300秒）。再逐个减去铝片，分别测量3，2，1，0块的铝片的能谱图。 4、利用多道数据处理软件对所测得的谱形进行数处理，寻峰，半宽度记录，净面积记录，能量刻度，能量分辨率等数据。
5、把铝片换成铅片（进行定时测量时t=500），重复以上步骤。
五、数据处理 一些必要的数据已在实验步骤中给出 A．γ射线能谱的测量 利用闪烁谱仪测量137Cs能谱所的的三组数据：
组数 1 2 3 测量时间 300 300 300 电压（V） 663 663 663 道数 161 161 161 计数率 2003 1997 2010 峰位（chn） 161.25 161.23 161.21 半高宽（chn） 14.92 15.02 14.61 净面积 73453 72366 73964 分辨率 9.25% 9.32% 9.06% 计数 4906 4702 4689
利用闪烁谱仪测量60Co能谱所的的三组数据： 组别 1 2 3
测量时间 500 500 500
电压（V） 663 663 663
道数 314 312 313
计数率 421 418 422
峰位（chn） 313.65 313.23 313.6
半高宽（chn） 14.44 19.33 15.76
净面积 2154 2621 2237
分辨率 4.60% 6.17% 5.02%
计数 217 259 257
调节探测器的位置视为了是探测器与放射源的小孔尽量在一条直线上，让更多的γ射线进入探测器，以总计数率最大值来判断最佳图像的标准。上面三组中137Cs最大的计数率为2010，所以137Cs的能谱图选第3组。60Co最大计数率为
422，所以60Co的能谱图选第3组。 通过对比137Cs和60Co的计数率，可以知道137Cs的总计数率的变化值比60Co要大，更明显，并且通过对比能谱图，两者的全能峰的强度相差也较大，可以看出137Cs所发出的γ射线的强度比 60Co要大。
B．物质吸收系数μ的测定 所用的放射性元素：137Cs，电压U=663，Al=2.7g/cm3, Pb=11.34g/cm3
Al的吸收系数 组别 1 2 3 4 5 质量厚度（g/cm2） 0 2.48 4.93 7.37 9.94
计数率 869 765 709 666 630 峰位（chn） 160.71 160.51 160.55 160.46 160.47 半高宽（chn） 15.26 14.67 14.59 14.58 14.38 净面积 27853 23741 19593 16359 13379 分辨率 9.49% 9.14% 9.09% 9.08% 8.96% 计数 1837 1634 1393 1182 1042 对上述数据进行两两分组，这样可以得到10组数据，通过计算可得到10
个的值。计算吸收系数公式为：
各组两两对应后代入公式的值 1 0.1314 0.1533 0.1627 0.1548 2 / 0.1763 0.1789 0.1629 3 / / 0.1815 0.1563 4 / / / 0.1324
平均值=0.1591 cm-1 Pb的吸收系数 组别 1 2 3 4 5 质量厚度（g/cm2） 0 2.08 4.16 6.26 8.36 计数率 869 638 527 434 363 峰位（chn） 160.71 160.45 161.02 160.65 160.9 半高宽（chn） 15.26 15.41 14.84 14.84 14.78 净面积 27853 23150 18410 14559 11578 分辨率 9.49% 9.59% 9.22% 9.24% 9.19% 计数 1837 1551 1209 965 828
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