我的实验报告之金硅面垒α谱仪.pdf

实验名称 : 金硅面垒 α谱仪 一 、实验目的 1. 掌握金硅面垒探测器的原理及使用方法； 2. 了解 谱仪的工作原理及其特性； 3. 学会使用金硅面垒探测器测量 粒子在空气中的射程； 4. 分析 粒子的能量损失率与射程的关系； 5. 分析 粒子的能量岐离随能量、射程的变化。 二、实验仪器 1.FH-445A α探头架一个； 2.FH1047 电荷灵敏度前置放大器、 BH1218主放大器一台； 3.3 －30 多道分析器； 4. 2X-1A 型旋片式真空泵及真空表、三相异步电动机各一个； 5. 金硅面垒探测器一个； 6. 偏压电源一台； 7. 241 Am和 239 Puα源各一个。 实验装置示意图如图 1 所示： 金硅面垒 电荷灵敏 主放大器 半导体探测器 放大器 BH1218 FH1047A 真空室 源 * 偏压电源 微机多道 2X-1A 型旋片式 分析器 真 空 泵 及 真 空 ORTEC 表、三相异步电 动机各一个 图 1 谱仪实验装置图 三、实验原理 3.1. 金硅面垒探测器的原理 金硅面垒半导体探测器主要用于测量重带电粒子的能谱。 它的分辨率仅次于 磁谱仪， 比屏栅电离室和闪烁谱仪都要高。 而设备比磁谱仪简单的多， 使用也方 便的多。它的缺点是灵敏面积不能做得很大，因而限制了大面积放射源的使用。 金硅面垒探测器的响应速度与闪烁计算器差不多， 比气体探测器快的多， 所以常 用来做定时探测器。 它的本底很低， 适用于做低计数测量。 测量精度取决于谱仪 的能量分辨率和线性。 综上，金硅面垒半导体 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。 金硅面垒谱仪装置的方框图如图 2 所示。金硅面垒探测是用一片 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。 探测器工作时加反向偏压。 粒子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。 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。 带电粒子进入灵敏区， 损失能量产生电子 - 空穴对。 由于外加偏压，灵敏区的电 场强度很大，产生的电子 - 空穴对全部被收集，最后在 两