08300300086张成杰符合法测量放射源活度引言,符合测量技术在核.DOC

符合法测量放射源活度 引言, 符合测量技术在核物理实验各领域中有着广泛的应用，在核反应的研究中，可以用来确定反应物的能量和角分布；在核衰变测量中可以用来研究核衰变机制、级联辐射之间的角关联，短寿命放射性核素的半衰期等；在早期用于宇宙射线的研究，按一定方向放置的几个计数管的符合测量，可以测量宇宙线在各个方向上的强度分布角分布和观察簇射现象。上世纪六十年以来，由于快电子学、多道分析器和多参数分析系统的发展以及电子计算机在核实验中的应用，符合法已成为实现多参数测量必不可少的实验手段。通过本实验可以学习符合测量的基本方法并用符合法测定放射源的绝对活度。 一．实验的基本原理 1. 瞬时符合延迟符合 反符合和符合法 符合法是研究相关事件的一种方法，相关事件是指两个或两个以上同时发生的事件，也叫符合事件。符合法要利用符合技术即用电子学的方法在不同探测器的输出脉冲中把符合事件选择出来。选择同一时刻脉冲的符合称为瞬时符合图1a。选择不同时的，但有一定延迟时间联系的脉冲符合称为延迟符合。而排斥同一时刻脉冲或时间关联脉冲的技术就是反符合。 图一：符合测量 2. 真符合和偶然符合 符合电路的每个输入端都称为符合道。对于两个符合道的情形，如一个原子核级联衰变时接连放射β 和 γ 射线，这一对β，γ 如果分别进入两个探测器，将两个探测器输出的脉冲引到符合电路输入端时，便可输出一个符合脉冲，这种一个事件与另一个事件具有内在因果关系的符合称为真符合。另外也存在不相关的符合事件，即两个在时间上没有规律性联系的粒子产生符合的情况。例如有两个原子核同时衰变，其中的一个原子核放出的β 粒子与另一个原子核放出的γ 粒子分别被两个探测器所记录，这样的事件就不是真符合事件。这种没有内在因果关系的事件的符合称为偶然符合。 3. 符合分辨时间 探测器的输出脉冲总有一定的宽度，在选择同时事件的脉冲符合时，当两个脉冲的起始时间差别很小以致符合装置不能区分它们的时间差别时，就会被当作同时的事件记录下来。符合装置具有一定的时间分辨能力。符合装置所能够区分的最小时间间隔τ，就称为符合装置的分辨时间，它的大小与输入脉冲的形状、持续时间、符合电路的性能有关。 分辨时间是符合装置的基本参量，它决定了符合装置研究不同事件的时间关系时所能达到的精确度。 4. 偶然符合的计数率 对于大量的独立事件来说，两个探测器的输出信号同时发生在τ 时间内，这时符合电路也输出符合脉冲，但这个事件是不具有时间关联的偶然符合。假定两道输入的脉冲均为理想的宽度为τ 的矩形脉冲，设第I道的平均计数率为n1，第II道的平均计数为n2，对于第I道的每一个脉冲，在其前后共计2τ 的时间范围内，若第II道进入脉冲的话，就可以引起符合输出，见图2，其平均符合率是2τ n2，现在第I道的平均计数率为n1，则单位时间内偶然符合的计数率平均为2n1n2τ，即： n偶然符合＝ 2n1n2τ 假如两个符合道的矩形脉冲宽度不等，分别为τ1 和τ2，则偶然符合计数率为： n偶然符合＝ n1n2（τ1 + τ2） 显然，减少τ，能够减少偶然符合几率， 但是分辨时间 τ 又不能太小，因为τ 的选取与探测器输出脉冲前沿的时间离散有关。辐射粒子进入探测器的时间与探测器输出脉冲的前沿之间的时距，并不是固定不变的。该时距变化的大小称之为时间离散。当符合电路的分辨时间接近于时间离散时，同时性事件的脉冲，可能因脉冲前沿离散而成为时距大于符合分辨时间的非同时性脉冲被漏记。对于G – M计数管构成的探测器，时间离散一般为10 – 6 ~ 10 – 7 S。所以它只适合于微秒分辨时间的符合测量，对于NaI（Tl）闪烁探测器，时间离散一般为10 – 7 ~ 10 – 9 S，符合电路脉冲成形时间一般在零点几微秒。 二．测量分辨时间 实验的原理如下图所示： 图2：实验装置 对于瞬发事件，即发生的时间间隔远小于符合的分布时间τ 的事件，测得的延迟符合曲线称为瞬时符合曲线。利用脉冲发生器产生的脉冲作为两个线性放大器的输入，测得的瞬时符合曲线为对称的矩形分布。通常把瞬时符合曲线的宽度定义为2τ，τ 称为电子学分辨时间，参见下图a。实际上，由于探头输出脉冲前沿的时间离散，用放射源60Co的β - γ 瞬时符合信号做瞬时符合曲线的测量，其结果会如下图b所示。通常以瞬时符合曲线的半宽度FWHM（Full Width Half Maximum）来定义分辨时间τ′。 三．β - γ 符合测量放射源的绝对活度 当60Co衰变时，同时放出β 及 γ 射线，称为级联辐射。利用图2所示的实验装置作β - γ 符合。两个探测器都采用闪烁计数器。β 探测器用塑料闪烁体，用来测量β 粒子，它对γ 射线虽也灵敏，但是探测效率低。γ 探测器用NaI（Tl）闪烁体，外加铝屏蔽罩，将60Co发出