α射线能谱测量(有算能量刻度哦)要点
实验报告γ射线能谱测定及γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定
实验报告γ射线能谱测定及γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定γ射线能谱测定以及γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定实验报告摘要原子核的能级跃迁可以产生伽马射线，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。
同时通过学习了解伽马射线与物质相互作用的特性,测定窄束γ射线在不同物质中的吸收系数μ。
本实验通过使用伽马闪烁谱仪测定不同的放射源的γ射线能谱；根据当γ光子穿过吸收物质时，通过与物质原子发生光电效应、康普顿效应和电子对效应损失能量。
闪烁体分子电离和激发，退激时发出大量光子，闪烁光子入射到光阴极上，光电效应产生光电子，电子会在阳极负载上建立起电信号等原理，对γ射线进行研究。
γ射线，又称γ粒子流，是原子核能级跃迁蜕变时释放出的射线，波长短于0.2埃的电磁波，具有很强的穿透性。
本实验将γ射线的次级电子按不同能量分别进行强度测量，通过电子学仪器得到它的能谱图。
实验中使用NaI单晶γ闪烁谱仪对γ的能谱进行测定。
最后得到γ射线在160道数及320道数位置的一些相关数据。
在这些位置它的数量和能量的值都比较合适，有一定数量，又有一定的穿透能力。
实验中将了解NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪是如何测量γ射线的能谱，NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪的结构、原理与特性；掌握NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪整套装置的操作、调整和使用方法。
并通过对137Cs和60Co 放射源γ能谱的测量，加深对γ射线与物质相互作用的理解以及通过该实验了解多道脉冲幅度分析器在NaI(Tl)单晶γ谱测量中的数据采集及其基本功能。
在第一个实验的基础上，采用NaI闪烁谱仪测全能峰的方法测量137Cs的γ射线在铅、铝材料中的吸收系数。
并且通过实验对核试验安全防护的重要性有初步的认识。
关键词γ射线吸收系数μ60Co、137Cs放射源能谱NaI单晶γ闪烁谱仪多道分析器引言γ射线首先由法国科学家P.V.维拉德发现，γ射线是光子，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γ射线。
用闪烁谱仪测γ射线能谱 (13)
实验题目：用闪烁谱仪测γ射线能谱实验目的：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。
实验原理：根据原子核结构理论，原子核的能量状态是不连续的，存在着分立能级。
处在能量较高的激发态能级2E 上的核，当它跃迁到低能级1E 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12E E hv -=。
➢ 1.闪烁谱仪测量γ射线能谱的原理闪烁能谱仪是利用闪烁体，在带电粒子作用下被激发或电离后，能发射荧光的现象来测量能谱的。
其发光机制是：在价带和导带之间有比较宽的禁带，若带电粒子引起它产生电离或激发，就可能产生光子。
光子的能量还会使其他原子产生激发或电离，则光子可能被晶体吸收而不能被探测到。
所以只有加入少量激活杂质的晶体才能成为实用的闪烁体。
➢ 2．γ射线与物质的相互作用（1）光电效应 该效应中发射出的光电子的动能为：i e B E E -=γ（2）康普顿效应γ光子与自由静止的电子发生碰撞，使其成为反冲电子。
其动能为：)cos 1(1)cos 1()cos 1(20202θθθγγγγ-+=-+-=E c m E E c m E E e当ο180=θ时，γγE cm E E E c 2120max +==，称其为康普顿边界。
（3）电子对效应当202c m E r ≥时，γ经过原子核旁时，可能转化为一个正电子和一个负电子。
光子能量可表示为两个电子的动能与静止能量之和，即202c m E E E e e ++=-+γ。
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。
➢ 3．闪烁谱仪主要由闪烁探头，数据采集系统及供电电源等部分构成。
本实验是用多道道址来统计不同能量的光电子数量。
放射性测量
γ射线的测量装置
γ能谱的形成
• γ能谱：通过γ射线探测器（ γ谱仪）得到的 脉冲计数按幅度（能量）的分布曲线 • • • • 光电峰(photopeak) 康普顿坪台(Compton continuum) 逃逸峰(escape peak) 其它
厚样品α活度的相对测量
• 厚样品：自吸收作用不能忽略的样品
I s Am SRm
1 4
Am I Am0 I 0
A MAm
β的活度测量
→组织中射程较大，可用于癌症治疗
• 绝对测量：规定立体角法，4π计数法，符 合法
• 低能纯β的活度测量
低能纯β的活度测量
• 方法：液体闪烁测量（液闪）
注：与固体闪烁测量的异同 • 降低光电倍增管本底噪声的措施→双管符 合法
问：走向何以如此？
小结
• γ射线的探测实质是对γ射线与物质相互作用 后产生的各种次级电子的测量。因此， γ射 线探测器既是γ -电子转换体，同时又是电 子探测器 • γ能谱主要包括光电峰（光电效应，全能吸 收），康普顿坪台（康普顿效应，散射光 子逃逸）和逃逸峰（电子对效应，湮没辐 射光子逃逸）
思考题
• 注：仅在每次衰变发射一个粒子（α、β衰 变常如此，γ衰变则不然），而且发射的这 个粒子必定被探测并给出一个计数的情况 下，强度值（以cps表示）才与活度值（用 dps表示）在量上相等，否则不等
α、β的活度测量
• 活度测量概述
• α的活度测量 • β的活度测量
活度测量概述
• 死时间校正
• 本底校正 • 探测效率 • 绝对测量和相对测量
死时间校正
n N 1 n
本底校正
能谱的测量-单道
云南大学物理实验教学中心实验报告课程名称：近代物理实验实验项目： 能谱的测量－单道学生姓名：朱江醒学号： 20051050148 物理科学技术学院物理系2005级数理基础科学专业指导教师：葛茂茂实验时间： 2007年 12 月 16 日 8 时 30 分至12时 30 分实验地点：四合院实验类型：教学(演示□验证□综合□设计□) 学生科研□课外开放□测试□其它□一、实验目的（1） 了解γ射线与物质相互作用的基本特性； （2） 掌握NaI(Tl) γ谱仪的工作原理及其使用方法； （3） 学会分析137Cs 单道γ能谱；（4） 测定谱仪的能量分辨率及线性。
二．实验原理1、γ射线与物质相互作用。
当γ射线的能量在30MeV 以下时，最主要的相互作用方式有三种：（1） 光电效应。
γ射线的全部能量转移给原子中的束缚电子，使这些电子从原于中发射出来，γ光子本身消失。
（2）康普顿散射。
入射γ光子与原子的核外电子发生非弹性碰撞，光子的一部分能量转移给电子，使它反冲出来，而散射光子的能量和运动方向都发生了变化。
（3） 电子对效应。
γ光子与靶物质原子的原子核库仑场作用，光子转化为正-负电子对。
在光电效应中，原子吸收光子的全部能量，其中一部分消耗于光电子脱离原子束缚所需的电离能，另一部分就作为光电子的动能。
所以，释放出来的光电子的能量就是入射光子能量和该束缚电子所处的电子壳层的结合能B γ之差。
虽然有一部分能量被原子的反冲核所吸收，但这部分反冲能量与γ射线能量、光电子的能量相比可以忽略。
因此，E 光电子γγE B E i ≈-= (1)即光电子动能近似等于γ射线能量。
值得注意的是，由于必须满足动量守恒定律，自由电子（非束缚电子）则不能吸收光子能量而成为光电子。
光电效应的发生除入射光子和光电子外，还需要有一个第三者参加，这第三者就是发射光子之后剩余下来的整个原子。
它带走一些反冲能量，但该能量十分小。
由于它的参加，动量和能量守恒才能满足。
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。
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。
物理实验技术中的核谱测量方法与技巧
物理实验技术中的核谱测量方法与技巧在核物理研究中，核谱测量是一项重要的实验技术，其结果能够提供关于核反应、核衰变等重要信息。
为了准确测量核谱，研究人员需要掌握一系列的测量方法和技巧。
本文将介绍几种常见的核谱测量方法，同时分享一些实验技巧，以期为该领域的研究者提供一些有用的信息。
一、能量刻度和能量分辨率在核谱测量中，能量刻度是非常关键的一步。
为了准确测量能谱中的能量，研究人员通常需要进行高精度的能量刻度。
其中一种常用的方法是使用知名核素的已知能谱进行标定。
通过测量已知核素的能谱，并将其与已有的能谱数据相对比，可以得到准确的刻度系数。
另一种方法是使用能量已知的源，如X射线源或γ射线源进行能量刻度。
这种方法的优势在于直接刻度，但需要小心防止源的不稳定性和能量漂移。
能量分辨率是另一个需要关注的重要指标。
它反映了测量仪器在不同能量下的能量分辨能力。
一般来说，能量分辨率越高，实验结果的准确性越高。
为了提高能量分辨率，常见的方法是增加探测器的分辨能力和增加测量时间。
此外，减小探测器的噪声和提高信号到噪声比也可以有效提高能量分辨率。
二、探测器的选择和使用在核谱测量中，选择合适的探测器是十分重要的。
不同类型的探测器在测量效果和适用范围上有所差异。
例如，气体探测器可以用于测量α粒子和中子，而闪烁体探测器则适用于γ射线和β粒子。
探测器的使用也需要一些技巧。
首先，要确保探测器的位置和角度正确。
探测器与样品之间的距离、探测器的朝向等因素都会对测量结果产生影响。
其次，在进行实验时要注意控制探测器的工作温度和湿度。
这些因素都能够影响探测器的性能和精度。
三、本底的处理和背景减除在核谱测量中，本底信号是无法避免的。
为了准确测量样品的信号，需要进行本底处理和背景减除。
一种常见的方法是通过在没有样品的情况下进行测量，并将得到的本底谱线与样品谱线相减得到净谱。
另一种方法是通过测量不同条件下的本底信号，并进行拟合和修正得到准确的本底谱线。
水中总α、总β放射性检测方法及注意事项
简述放射性（3）
• 原子核放射β粒子或俘获轨道电子的放射性衰变称为β衰变：
•
放射性测量的水样处理过程繁琐，包括：取样、浓缩、转换、洗涤、灼烧、
灰化、称重等一系列环节。操作必须认真仔细，尽量减小误差。在水样的浓缩时，
温度不能过高（80℃左右），以免因爆沸造成水样损失。在蒸发过程中可以添加
水样，但须控制体积不超过烧杯容积的１／２。在水样浓缩时，有报道采用塑料
薄膜铺于医用托盘上，置水样于红外制样箱内浓缩的方法，但由于制样箱一次浓
总α、总β放射性测量的注意事项
• ３、本底测量要准确
•
在弱放射性测量中，本底测量是否准确是至关重要的。
•
对于总α测量，浓密源法中测量盘底部的α放射性对样品计数没有贡
献，样品计数将要扣除的本底将是仪器本身不可避免的固有本底，另外，
不装测量盘测本底不可取，因为测量盘位置以下可能存在的α射线也计入
本底，而这部分附加的本底不可能在样品计数中出现，如果采用这个本底
通常β辐射只有一种微弱的外部危 害，其用薄薄的铝层就可以屏蔽β 辐射。用原子序数低的材料屏蔽β， 防止靭致辐射。
简述放射性（4）
• 有些放射性原子核在发生α或β衰变以后，仍处于不稳定的激发态，它必然要向低
能态或基态跃迁，这时就会发生γ衰变。
• γ射线实质上就是一种波长很短(10^-10)的电磁波，又称γ光子。γ射线是从核内发射
缩的水样数少、速度慢，而且薄膜在灼烧时，会产生难闻气味，用玻棒搅动时容
γ射线能谱的测量
（一）γ射线能谱的测量摘要：本实验将了解闪烁探测器谱仪的工作原理及其使用；学习分析实验测量的137Cs和60Coγ谱之谱形和γ射线能谱的刻度测定谱仪的能量分辨率,本实验的目的是了解NaI(Tl)闪烁谱仪的原理、特性与结构，掌握NaI(Tl)闪烁谱仪的使用方法和γ射线能谱的刻度。
关键词：γ射线Na(Tl)闪烁探测器能谱图单道脉冲幅度分析器引言：闪烁探测器是利用某些物质在射线作用下会发光的特性来探测射线的仪器。
它的主要优点是：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。
核物理的发展,不断地为核能装置的设计提供日益精确的数据,新的核技术，如核磁共振、穆斯堡尔谱学、晶体的沟道效应和阻塞效应，以及扰动角关联技术等都迅速得到应用。
核技术的广泛应用已成为现代化科学技术的标志之正文：实验原理1.闪烁谱仪结构与工作原理ＮａＩ（Ｔｌ）闪烁谱仪结构如图。
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。
闪烁体发出的光子被闪烁体外的光反射层反射，会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（产生的光强）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。
核辐射探测第五章 辐射测量方法
24
n
GATE
分析道
n
DET1
AMP
DET2
AMP
符合道
MCA
GATE
SCA COIN
SCA
25
2）、HPGe反康普顿谱仪
26
Ge BGO GATE
HPGe BGO
AMP AMP
MCA
GATE
SCA ANTI COIN
SCA ANTI
27
用HPGe反康 普顿探测器 测得的60Co 能谱
活度成正比，可求出样品的活度：
A＝A0n/n0。
相对法测量简便，但条件苛刻：必
须有一个与被测样品相同的已知活度的
标准源，且测量条件必须相同。
3
绝对测量法复杂，需要考虑很多影响 测量的因素，但绝对测量法是活度测量 的基本方法。
2、绝对测量中影响活度测量的几个因素
1) 几何因子 （fg）
点源
1
fg 4 4
0
0
2
s i nd
1 2
(1 cos0 )
4
2) 探测器的本征探测效率或灵敏度
(1) 对脉冲工作状态：本征探测效率
单
位
时
测到的脉冲计数率 间 内 进 入 灵敏积体的 粒子
数 1 0 0％
(2) 对电流工作状态：灵敏度
信 号 电 流(或 电 压)值 入射粒子流强度
A(V ) / 单位照射量率
有关因素：入射粒子的种类与能量；探测
D1
D2
D1 d
d
COIN
20
(5) 符合曲线
符合脉冲受到多方面因素的影响： 输入脉冲的形状； 符合电路的工作特性； 计数器的触发阈值。
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****************************************************************************西南科技大学《α射线能谱测量》报告设计名称α射线能谱测量学院班级学生姓名学号设计日期 2014年12月2014年10月制目录1实验目的 (1)2实验内容 (1)3实验原理 (1)3.1α能谱 (1)3.2α放射源 (2)3.3α放谱仪 (3)3.4探测器测量α射线能谱相关原理 (4)3.5α谱仪的能量刻度和能量分辨率 (4)4实验仪器、器材 (5)5实验步骤 (5)6实验数据记录、处理 (6)7实验结论 (8)1实验目的α衰变中发射的α粒子能量及辐射几率的测量，对于核结构研究具有重要意义。
这些核数据的测量通常是用α磁谱仪或半导体α谱仪。
而本实验主要从以下几个方面进行：1、了解α谱仪工作原理与特性2、掌握α能谱测量原理及测量方法3、测量获取表中各种放射源在不同探源距下α能谱的数据与图像记录并进行刻度2实验内容测定α谱仪在不同源距下α能谱的数据，并通过计算获得相关能量分辨率。
同时，进行能量刻度。
3实验原理3.1α能谱α粒子通过物质时，主要是与物质的原子的壳层电子相互作用发生电离损失，使物质产生正负离子对，对于一定物质，α在其内部产生一对离子所需的平均能量是一定的（即平均电能w），所以在物质中产生的正负离子对数与α粒子损失的能量成正比，即：EN=W公式中N为α粒子在物质中产生的正负离子对数目，E是在物质中损失的α粒子能量。
如果α粒子将其全部能量损失在物质内，E就是α粒子的能量。
由于α粒子在空气中的射程很短（在T=15℃，P=1大气压时，天然放射性核素衰变产生的α粒子，射程最大为Thc’(212Po) 为8.62cm，能量最小232Th为2.5cm），所以测量室应采用真空室，如上图1所示，采用真空泵将测量室抽成真空，这样与探测器接触的α粒子的能量才近似等于放射性核素经过α粒子放出的α粒子的初始能量（近似是因为不可能将测量室抽成绝对真空）。
α粒子在探测器中因电离、激发（由于α粒子的质量很大，所以与物质的散射作用很不明显。
α粒子在空气中的径迹是一条直线，这种直线很容易在威尔逊云室中看到。
）等效应而产生电流脉冲，其幅度与α粒子能量成正比。
电流信号经前置放大器、主放大器放大，出来的电信号通过多道分析器进行数据采集，最后通过计算机采集并显示其仪器谱（实验用α谱仪硬件连接及内部结构框图如图1所示）。
仪器谱以α粒子的能量（即脉冲幅度）为横坐标，某个能量段内α粒子数（或计数率）为纵坐标，即可计算样品中各单个核素发射的α粒子的能量与活度。
理论上，单能α粒子谱是线状谱，应是位于相应能量点处垂直于横坐标轴的单一直线，但由于α粒子入射方向、空气吸收、样品源自吸收的差异和低能粒子的叠加等原因，实际测得的是具有一定宽度的单个峰，其峰顶位置相应于α粒子的能量，谱线以下的面积为相应能量的α粒子的总计数率，峰的半高宽与峰顶能量比值的百分数则为α谱仪的能量分辨率。
α谱仪硬件连接及内部结构框图图一所示。
图一α谱仪硬件连接及内部结构框图3.2α放射源α放射源是以发射α粒子为基本特征的放射源。
α粒子能量一般为4-8MeV，在空气中的射程为2.5-7.5cm，在固体中的射程为10-20um。
由于α粒子穿透物质的能力弱，为此，设计制备α放射源时必须考虑源的自吸收。
目前工业用的α放射源主要有241Am、238Pu、239Pu、244Cm(锔)和210Po(钋)等，用量最大的是241Am源。
因为241Am容易生产，价格便宜，而且半衰期长。
常用α放射源核素数据如表一。
本次实验，所用α源：Am241的5.486MeV和Pu239的5.155MeV。
核素半衰期主要α粒子能量(MeV)及分支比(%)比活度(GBq/g)来源2 10Po138.4d5.305（100）1.67×1055.01209210210(,)dBi nγBi Po−−−→2 33U1.59×105a4.824（84.4）22.3min27.0232233233233(,)dTh nγTh Pa U−−−→−−−→4.783（13.2）2 35U7.1×108a4.216（6）4.368（12）4.374（6）4.400（56）天然放射性核素2 38Pu87.75a5.445（28.7）5.499（71.1）636.42.117237238238(,)dNp nγNp Pu−−−→2 39Pu2.44×104a5.103（11）5.142（15）5.155（73）2.2823.5min 2.355238239239239(,)dU nγU Np Pu−−−→−−−→241Am 432a5.443（12.7）5.486（86）126.9238U多次中子俘获生成241Pu14.4241a Am−−−→2 42Cm162.5d6.071（26.3）6.115（73.7）1.25×105238U多次中子俘获加β-衰变表一常用α放射源核素数据3.3α谱仪放射性样品的α粒子与探测器相互作用，经前置放大器输出正比于α粒子能量的脉冲信号，经线性放大后输入多道脉冲分析器分析，得到的计数按照能量(道址)分布的α粒子能谱，实现核素的识别和活度测定。
本次试验仪器拟采用西南科技大学国防重点试验室α能谱仪，该α谱仪为美国ORTEC 公司生产的8通道α能谱仪，型号为：ALPHA-ENSEMBLE.ORTEC在α谱仪上采用超低本底和PIPS工艺（表面钝化、离子注入、可擦洗）硅探测器，同时真空舱室也为超低本底材料。
面积上提供300、450、490、600、900和1200平方毫米的选择，有效耗尽层100μm。
结构特性与性能指标：●样品直径可从13mm至51mm。
探测器与被测样品之间有10档距离可选，相邻两档之间的距离差为4mm，最大距离可达44mm。
●真空计：范围10mTorr到20Torr（1 Torr ≈ 133.322 Pa）。
●探测器偏压：范围0±100V，大小和正负极性可调节。
漏电流检测器：范围0到10,000nA，显示分辨率3nA。
●脉冲产生器；范围0到10MeV，稳定性<50ppm/ºC，脉冲的幅度可调。
●数字化MCA(多道脉冲幅度分析仪)：通过软件可设置系统转换增益(道数)为256、512、1024、2048或者4096道，细调增益为0.25到1；增益稳定性：≤150ppm/ºC；每个事件的转换时间(死时间)：<2µs。
●数字化稳谱、ADC的零点(ZERO)和下阈(LLD)均由计算机调节设置。
谱仪的探测器偏压、漏电流均可在软件相关界面上以数字和图形显示出来。
●输入电源：120/240 V ac，50/60 Hz输入功率50W。
●通讯：USB2.0接口。
每一个Alpha Ensemble最终提供一条电缆给PC。
●应用软件：MAESTRO-32或AlphaVision●工作条件:温度0ºC到50ºC，相对湿度≤ 95%。
●分辨率与本底：基于使用450mm2 ULTRA-AS探测器和高质量的241Am点源，能量分辨率(FWHM)：≤20KeV (探测器到源的距离等于探测器的直径)，探测器效率：≥25% (探测器到源的距离小于10mm)，本底：在3MeV以上，每小时计数≤1。
●所有型号均可选择用于反冲抑制保护的样品盘选项。
主要特点：探测室、前放、主放和多道一体化，系统具有高度的可靠性；全部功能由计算机通过仿真软件控制；每一路都完全独立、互不干扰或影响；每一路谱仪可配不同规格型号探测器；容纳样品直径最大可达51mm，探测器面积最大可达1200mm2；系统可以扩展至8台共64路探测器。
3.4探测器测量α射线能谱相关原理因离子注入PIPSα谱仪相关资料不足，故本实验报告以金硅面垒探测器为例加以说明。
金硅面垒探测器是用一片N型硅，蒸上一薄层金（100-200），接近金膜的那一层硅具有P型硅的特性，这种方式形成的PN结靠近表面层，结区即为探测粒子的灵敏区。
探测器工作加反向偏压。
粒子在灵敏区内损失能量转变为与其能量成正比的电脉冲信号，经放大并由多道分析器测出幅度的分布，从而给出带电粒子的能谱。
偏置放大器的作用是当多道分析器的道数不够用时，利用它切割、展宽脉冲幅度，以利于脉冲幅度的精确分析。
为了提高谱仪的能量分辨率，探测器要放在真空室中。
另外金硅面垒探测器一般具有光敏的特性，在使用过程中，应有光屏蔽措施。
金硅面垒型半导体谱仪具有能量分辨率高、能量线性范围宽、脉冲上升时间快、体积小和价格便宜等优点，在粒子及其它重带电粒子能谱测量中有着广泛的应用。
3.5α谱仪的能量刻度和能量分辨率图一峰位-偏压曲线谱仪的能量刻度就是确定粒子能量与脉冲幅度大小以谱线峰位在多道分析器中的道址表示。
谱仪系统的能量刻度有两种方法：用一个239Pu、241Am、244Cm混合的刻度源，已知各核素粒子的能量，测出该能量在多道分析器上所对应的道址，作能量对应道址的刻度曲线，并表示为：E=Gd+E O图二能量分辨率-偏压曲线E为α粒子能量（keV）,d为对应E谱峰所在道址，G是直线斜率（keV/每道），称为刻度常数。
E0是直线截距（keV），它表示由于α粒子穿过探测器金层表面所损失的能量。
4实验仪器、器材1、ALPHA-ENSEMBLEα谱仪探测器2、PC机3、真空泵Π3GcΠB T44、所用α源：Am241的5.486MeV和Pu239的5.155MeV5实验步骤1、打开PC机、8路α谱仪和真空泵2、点击PC桌面上“MAESTRO for Windows”3、测量源（也可测本底）3.1点“MAESTRO for Windows”的“Acquire”3.1.0 设置3.1.1设置高压，点 high voltage 的可控按钮“on”，出现标志“On”表明高压设置ok3.2点“MAESTRO for Windows”的“Alpha”3.2.1Target设为”300”（小于1000即可）3.2.2vacuum设置A．“Pump”抽真空，通过“actual”看是否抽真空B．“Vent“放弃真空C．“hold“保持真空3.2.3ADC：设置为40963.2.4点击“presets”，设置“live time”（测量活时间）（源小则时间设置长，反之则短）3.2.5若本来存在有谱，则在“input“图上点右键，点”clear“3.2.6“input“图上点右键，点”start“或菜单栏上”go“3.3点“calculate“，realtime设置为3003.3.1寻峰“peak search“3.3.2选中该峰，右键，点“peak info“Gross area：总计数，net area：净计数能量分辨率=FWHM/peak位3.3calibration：设置能量刻度，可默认3.4截图，打印4、关闭4.1去高压4.2去真空4.3去源4.4关机6实验数据记录、处理6.1数据记录数据一源距4mmPeak Peak(Kev) FWHM FW组Gross Area Net Area 239Pu 2357.09 5155 30.95 30.95 28599 28450±178 241Am 2514.75 5486 30.68 30.68 19844 19844±140 数据二源距8mmPeak Peak(Kev) FWHM FW 组 Gross Area Net Area239Pu 2356.30 5155 35.19 35.19 40452 28967±544241Am 2514.57 5486 40.32 40.32 28508 28241±1876.2数据处理6.2.1能量分辨率：能量分辨率（源距4mm)：Peak FWHM=00.515595.30=0.0060=0.60%能量分辨率（源距4mm)：Peak FWHM=00.548668.30=0.0056=0.56% 能量分辨率（源距8mm)：Peak FWHM=00.515519.35=0.0068=0.68% 能量分辨率（源距8mm)：PeakFWHM=00.548632.40=0.0073=0.73% 6.2.2能量刻度：即通过所得信号的分析得出相应的谱形和数据，处理后得到的道址与能量的对应关系。