闪烁谱仪测γ射线能谱实验目的:是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:1.光电效应:当能量的入射γ光子与物质中原子的束缚电子相互作用时,光子可以把全部能量转移给某个束缚电子,使电子脱离原子束缚而发射出去,光子本身消失,发射出去的电子称为光电子,这种过程称为光电效应.发射出光电子的动能(1)为束缚电子所在壳层的结合能。原子内层电子脱离原子后留下空位形成激发原子,其外部壳层的电子会填补空位并放出特征X射线。例如L层电子跃迁到K层放出该原子的K系特征X射线。2.康普顿效应:γ光子与自由静止的电子发生碰撞,而将一部分能量转移给电子,使电子成为反冲电子,γ光子被散射改变了原来的能量和方向。计算给出反冲电子的动能为(2)式中为电子静止质量,角度θ是γ光子的散射角,见图2.2.1-2所示。由图看出反冲电子以角度φ出射,φ与θ间有以下关系:(3)由式(2)给出,当时,反冲电子的动能有最大值,此时(4)这说明康普顿效应产生的反冲电子的能量有一上限最大值,称为康普顿边界EC。3.电子对效应:当γ光子能量大于时,γ光子从原子核旁边经过并受到核的库仑场作用,可能转化为一个正电子和一个负电子,称为电子对效应。此时光子能量可表示为两个电子的动能与静止能量之和,如(5)其中。数据处理:高压为558VGAIN3.03.23.43.63.84.04.24.44.64.8峰道值554.3576.1594.4615.3637.3658.4675.7697.0720.0740.6分辨率8.7%8.3%8.2%8.7%8.2%8.7%8.8%8.4%8.3%8.9%1.观察,其光电峰与放大倍数存在一定的线性关系。用origin拟合,图形如下:可以得到,由最小二乘法拟合的直线为:Y=245.17455+103.00909*X2.选择的光电峰、等能量值,先分别测量两核素的γ能谱,得到光电峰所对应的多道分析器上的道址。测量数据::放大2.0峰道值峰能量分辨率410.78.6%105.7268.5%即道址的每一道相当于的峰道值和峰能量分辨率:测量数据:峰道值峰能量分辨率较高峰C737.58.0%较低峰D845.06.6%双峰的理论值分别为:相对误差分别为:η1=(1.17-1.156)/1.17=1.20%η2=(1.33-1.323)/1.33=0.53%误差分析:1.增长测量时间可以在一定程度上减小误差。实验中和的时间测量都不够长,如果增长测量时间可以更好的定位峰值。2.源和源并不是纯正的,而是有少许杂质的,这也会影响实验的准确。