第三章 碘化钠闪烁谱仪.pdf

NaI(Tl)闪烁谱仪测定γ射线的能谱 马玉林 物理学院 学号:1100011366 本实验通过对NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪对 射线的能谱进行测量，了解 NaI(Tl)单晶 闪烁谱仪的结构、原理与特性；掌握NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪 137 60 的操作和使用方法。鉴定谱仪的能量分辨率与线性；并通过对 Cs和 Co 放 射源 能谱的测量，加深对 射线与物质相互作用的理解。 关键词：NaI(Tl)闪烁探测器 能谱 吸收系数 Ⅰ. 引 言 闪烁探测器主要由闪烁体、光的收集部件和光电转换器件组成的辐射探测 器。当粒子进入闪烁体时，闪烁体的原子或分子受激而产生荧光。利用光导和反 射体等光的收集部件使荧光尽量多地射到光电转换器件的光敏层上并打出光电 子。这些光电子可直接或经过倍增后，由输出级收集而形成电脉冲。早在 1903 年就有人发现 α粒子照射在硫化锌粉末上可产生荧光的现象。但是，直到 1947 年，将光电倍增管与闪烁体结合起来后才制成现代的闪烁探测器。很多物质都可 以在粒子入射后而受激发光，因此闪烁体的种类很多，可以是固体、液体或气体。 光电转换器件一般采用光电管与光电倍增管。但是，后出现的半导体光电器 件，具有高的量子转换效率和低功耗，便于闪烁探测器的微型化和提高空间分辨 率。已有人研制成闪烁体与光电器件均用半导体材料组成的单片集成化的闪烁探 测器。 利用光电倍增管倍增系统所做成的电子倍增器，也可单独用来探测辐射。将 1 分立的二次级改为连续的二次级后，形成通道型电子倍增器。微型化的通道型电 子倍增器──微通道板可以做到在1c㎡面积上具有几十万个微通道。用微通道板 作为电子倍增系统的光电转换器件，不但可以得到较高的灵敏度，而且还具有良 好的时间特性和位置分辨率。 闪烁探测器具有探测效率高和灵敏体积大等优点。其能量分辨率虽然不如半 导体探测器好，但对环境的适应性较强。特别是有机闪烁体的定时性能，中子、 γ分辨能力和液体闪烁的内计数本领均有其独具的优点。因此，它仍是广泛使用 的辐射探测器。 γ，又称γ粒子流，是原子核能级跃迁蜕变时释放出的射线，是波长短于0.2 埃的电磁波。γ射线有很强的穿透力，工业中可用来探伤或流水线的自动控制。 γ射线对细胞有杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤。 波长短于0.2埃的电磁波。放射性原子核在发生α衰变,β衰变后产生的新核 往往处于高能量级，要向低能级跃迁，辐射出γ光子.首先由法国科学家P.V.维 拉德发现，是继α、β射线后发现的第三种原子核射线。原子核衰变和核反应均 可产生γ射线。γ射线的波长比X射线要短，所以γ射线具有比X射线还要强的 穿透能力。可以透过几厘米厚的铅板。当γ射线通过物质并与原子相互作用时会 产生光电效应、康普顿效应和正负电子对三种效应。原子核释放出的γ光子与核 外电子相碰时，会把全部能量交给电子，使电子电离成为光电子，此即光电效应。 由于核外电子壳层出现空位，将产生内层电子的跃迁并发射X射线标识谱。高能 γ光子 （2兆电子伏特）的光电效应较弱。γ光子的能量较高时，除上述光电效 应外，还可能与核外电子发生弹性碰撞，γ光子的能量和运动方向均有改变，从 而产生康普顿效应。当γ光子的能量大于电子静质量的两倍时，由于受原子核的 2 作用而转变成正负电子对，此效应随γ光子能量的增高而增强。γ光子不带电， 故不能用磁偏转法测出其能量，通常利用γ光子造成的上述次级效应间接求出， 例如通过测量光电子或正负电子对的能量推算出来。此外还可用γ谱仪 （利用晶 体对γ射线的衍射）直接测量γ光子的能量。由荧光晶体、光电倍增管和电子仪 器组成的闪烁计数器是探测γ射线强度的常用仪器。 Ⅱ. 实 验 A. 实验装置 a) 自动定标器 b) 单道 c) 放大器 d) 3kv高压电源 e) TDS2012C型示波器 f) FJ-374型γ能谱探头 B. 实验原理 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。当核辐射的能