γ射线测量方法.ppt

二、复杂γ射线通过物质时谱成分的变化 放射性矿石就是一个具有多组能量的复杂γ射线源。 复杂γ射线通过物质时，低能量的γ射线因发生光电效应而很快被吸收，使低能量组分相对减少，高能量组分相对提高，而康-吴效应产生的次级散射射线，又提高了谱成分的低能组份。 这两种效应多次作用的综合结果，使吸收介质达到一定厚度后，谱成分保持一定，达到“谱平衡”。 右图是点状镭源的γ射线通过水泥吸收屏时谱成分的变化。实线是没有吸收屏时的仪器谱。镭源是有多组能量的复杂γ射线源。 当置有5cm 水泥屏时，低能段（0~400keV）谱线已发生很大变化，次级散射射线向100keV 聚集的趋势已显示，在高能段（400keV）仍可见到609keV和1120keV等几组能量的峰。 当水泥屏厚度大于45cm后，谱线成分基本保持不变，起始能量较高的几组γ射线，经过多次散射，也都向100keV 方向聚集，致使谱成分相对组分不变而达到“谱平衡”。 由此可见，不论单能射线还是复杂组分的γ射线通过轻物质，吸收屏达到一定厚度后，都会出现“谱平衡”。 “谱平衡”后，吸收系数不再变化。 第三节 谱数据处理简介 谱数据处理的任务： 对γ能谱进行定性分析（确定能谱中获取的各种γ射线对应的核素或元素）和定量分析（确定核素的活度或元素的含量）。 谱数据处理涉及的主要内容： 谱光滑 寻峰 核素识别 特征峰面积计算 （确定对应γ射线照射量率，即源的γ射线强度） 含量计算 本 节 结 束谢 谢！ 思考题： 1、请阐述仪器谱如何表征伽玛射线的“能量”和“照射量率”？ 2、试画出137Cs伽玛射线源在NaI(Tl)闪烁体作为探测器对应的仪器谱，并解释各谱峰的形成机理。 3、试绘出2.62MeVγ射线在闪烁体中产生的能谱响应曲线，并进行相应说明。 4、请简述在γ能谱的形成过程中， 除了γ射线与物质的光电效应、康普顿散射和电子对效应对γ能谱的贡献形成全能峰、康普顿坪、单逃逸峰和双逃逸峰等之外，还伴随着哪些其它的作用过程和干扰辐射的影响，使得γ谱线复杂化？ 5、说明γ射线的能量分辨率的含义、常用表达方式。 6、简述如何对γ谱仪进行能量刻度？ 7、简述γ射线束通过物质时谱成分的变化规律。说明谱平衡的含义。 1、请阐述仪器谱如何表征伽玛射线的“能量”和“照射量率”？ 入射γ光子与探测器物质作用，将能量全部沉积在探测器中， γ谱仪将γ光子的能量转换成与之成正比的电压脉冲信号，并通过模数转换成与电压幅度对应的数字信号，存储到对应的道址中。因此，在探测时间内，γ谱仪所记录的每一道计数值值（脉冲数）代表该道中记录的光子沉积的计数个数。可见： E∝脉冲幅度V(t) ∝道址数 CH，即γ射线的能量用仪器谱的道址来表征。 γ射线能量E（对应核素）： γ射线照射量率（源的γ射线强度）： ，即γ射线的照射量率用仪器谱中的对应特征峰面积 来表征。 2、试画出137Cs伽玛射线源在NaI(Tl)闪烁体作为探测器对应的仪器谱，并解释各谱峰的形成机理。 答：一个典型的NaI（T1）谱仪测到的137Cs源的0.662MeVγ能谱。如右图所示，谱线上有三个峰和一个平台。最右边的峰A称为全能峰。这一脉冲幅度直接反映入射γ射线的能量。这一峰中包含光电效应及多次效应的贡献。 平台状曲线B就是康普顿散射效应的贡献，它的特征是散射光子逃逸后留下一个能量从0到 的连续的电子谱。 峰C是反散射峰。当γ射线射向闪烁体时，总有一部分γ射线没有被闪烁体吸收而逸出。当它与闪烁体周围的物质发生康普顿效应时，反散射光子返回闪烁体，通过光电效应被记录，这就构成反散射峰。当然，在放射源衬底材料中，以及探头的屏蔽材料中产生的反散射光子同样有可能对反散射峰作出贡献。反散射光子能量总是在184keV左右，因此在能谱图上较易识别。 峰D是X射线峰，它是由137Ba的K层特征X射线贡献的。137Cs的β衰变子体137Ba的0.662MeV激发态，在放出内转换电子后，造成K空位，外层电子跃迁后产生此X光子。 3、试绘出2.62MeVγ射线在闪烁体中产生的能谱响应曲线，并进行相应说明。 答：典型的闪烁探测器谱仪测到的2.62MeVγ能谱如右图所示，最右边的是全能峰，这一脉冲幅度直接反映入射γ射线的能量。全能峰中包含光电效应及多次效应的贡献。 平台