NaI闪烁谱仪

NaI(Tl)闪烁谱仪测定γ射线的能谱 曹中舒 物理学院 1000011348

一.实验原理

γ射线与物质的相互作用

(1)光电效应

E 光电=E γ-E 电离≈E γ σ光电

∝Z 5

且E γ 越大 σ

光电

越小

(2)康普顿散射

)

-(+=

θαcos 11hv

'hv 其中2

e c m hv =α ce E 在0与α

α

+12hv

之间

(3)正负电子对湮灭

2e c m 2E 〉γ时 光子可能转化为正负电子对.当其动能耗尽时,会湮灭并产生一对E=0.511MeV

的光子

仪器的工作原理

1.射线打入闪烁体,并产生光子

2.产生的光子打在光阴极上,生成光电子

3.光电子经过光电倍增管后数量激增,在阳极处生成一个脉冲

4.利用单道与定标器或多道测量并记录脉冲的大小,由此确定入射粒子能量的大小及分布

二.实验过程

1.利用单道与定标器测量Cs 137的γ射线能谱

Cs 137

发出的γ射线为单能,其能量为0.622MeV 在能谱上会出现全能峰和反散射峰两个峰

位

(1)在示波器上观察线性放大器输出的波形,初步调节调节放大器使得峰值的幅度为7v 左右 (2)接入单道与定标器,设定道宽为0.1v.以10s 为一次测量长度,测量7v 附近的粒子数分布.仔细调节放大器,使得粒子数的峰值在7v 且两边的粒子数分布基本对称

(3)调节定标器测量时间为30s,从8.0v 开始测量,每次变动0.1v,直至0.8v.

测量数据 放大器粗条旋钮示数 20 细调 4.41 放大倍数88.2 第一行为阈值(v) 第二行为粒子数

相对不确定度约为

%8.13000

1

8.0 7.9 7.8 7.7 7.6 7.5 7.4 7.3 7.2 7.1 50 61 88 151 348 882 1901 3621 5739 7300 7.0 6.9 6.8 6.7 6.6 6.5 6.4 6.3 6.2 6.1 8301 7988 6794 4974 3350 2129 1528 1048 832 655 6.0 5.9 5.8 5.7 5.6 5.5 5.4 5.3 5.2 5.1 480 383 390 394 383 431 519 634 893 1157 5.0 4.9 4.8 4.7 4.6 4.5 4.4 4.3 4.2 4.1 1374 1712 1987 2050 2158 2198 2205 2239 2226 2166 4.0 3.9 3.8 3.7 3.6 3.5 3.4 3.3 3.2 3.1 2179 2163 2135 2277 2152 2273 2249 2227 2324 2443 3.0 2.9 2.8 2.7 2.6 2.5 2.4 2.3 2.2 2.1 2548 2673 2681 2819 3018 3119 3349 3391 3238 3115 2.0 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 2899 2913 2652 2723 2693 2766 2731 2812 2878 2875 1.0 0.9 0.8 3145

3314 3367

可以较明显的看出有两个峰 一个在7.0v 左右(全能峰) 另一个在2.2左右(反散射峰)

2.用Co 60和Cs 137给探测器定标

放大器粗条旋钮示数 10 细调 4.41 放大倍数44.1 定标器计数时间10s 黑体字为峰值

Cs 137

的反散射峰 E=0.184MeV 相对不确定度约为

%2.22000

1

≈ 阈值/v 1.30 1.28 1.26 1.24 1.22 1.20 1.18 1.16 1.14 粒子数

2223

2241

2255

2324

2338

2421

2508

2464

2423

Cs 137

的全能峰 E=0.662MeV 相对不确定度约为

%4.15000

1

≈ 阈值/v 3.98 3.96 3.94 3.92 3.90 3.88 3.86 3.84 3.82 粒子数

4320

4828

5197

5763

6282

6291

6432

6122

5879

Co 60

的第一个峰 E=1.17MeV 相对不确定度约为

%7.5300

1

≈ 阈值/v 6.88 6.86 6.84 6.82 6.80 6.78 6.76 6.74 6.72 粒子数

335

355

345

367

395

352

373

376

364

Co 60

的第二个峰 E=1.33MeV 相对不确定度约为

%3.6250

1

≈ 阈值/v 7.74 7.72 7.70 7.68 7.66 7.64 7.62 7.60 粒子数 236

239

249

236

264

254

240

244

综上 有以下数据 峰值/v 1.18 3.86 6.80 7.66 能量/MeV 0.184 0.662 1.17 1.33