NaI单晶γ闪烁谱仪实验报告

数据记录与处理1.测量𝐶𝑠137的γ能谱，识别其光电峰、反散射峰、康普顿平台、X射线（1）光电峰（2）康普顿平台（3）反散射峰（4）X射线2.测量𝑪𝒐𝟔𝟎、𝑪𝒔𝟏𝟑𝟕的γ能谱，分别对应𝑪𝒐𝟔𝟎的两个光电峰分别为1.33MeV和1.17MeV，𝑪𝒔𝟏𝟑𝟕的光电峰为0.661MeV，记录道数。实验条件：起始位置：10.00cmB=651.17Gs表1：定标数据表道数能量（Mev）329.451.33289.711.17160.240.662经典力学：量子力学：道数与能量的关系y=0.00394x+0.02992R2=0.999980.50.70.91.11.31.5130180230280330道数能量（Mev)能量（Mev）线性(能量（Mev）)MeVEPcmcPEkk511.02222222042022)511.0()511.0(MeVMeVEPccmcmcPEkk3.应用定标曲线，找出𝑪𝒔𝟏𝟑𝟕的γ能谱康普顿峰计数一半处的道数，求电子能量与理论值比较。半峰位道数为130ch，根据y=0.00394x+0.02992，得能量E=0.542MeV。反散射电子动能：MeVEEE171.0542.0*41542.041'理论MeVEEE181.0661.0*41661.041'%5%100*181.0/)171.0181.0(0E反冲电子动能：MeVEEEEE471.0542.0*41542.0*4414)cos1(21122'理论MeVEEEEE479.0661.0*41661.0*4414)cos1(21122'%7.1%100*479.0/)471.0479.0(0E误差分析：读取一半计数由人眼确定不够精准，并且是由仅三个点确定的线性方程计算，不够准确。改进：可进行多次测量定标曲线，得出较为平均的拟合直线。4.验证快速电子的动量与动能的相对论关系表2：测量快速运动电子的动能和动量数据表道数坐标（cm）R（m）Pc实验值（MeV）Pc=BRc(eV)Ek(MeV)E1(MeV)E2(MeV)相对论Pc理论值（MeV）经典Pc理论值（MeV）百分差（%)65.7417.600.038000.74230.28890.38670.39900.75300.63861.4127.1220.300.051501.00610.53080.62630.63731.02840.80712.2179.5622.600.063001.23070.73740.83100.84101.25170.92711.7244.6825.400.077001.50420.99401.08521.09391.52141.05731.1306.0428.100.090501.76791.23571.32471.33221.77091.16680.2364.330.500.102502.00231.46531.55211.55842.00531.26200.1422.1733.000.115002.24651.69331.77801.78322.23651.35000.4461.4235.500.127502.49071.84791.93121.93562.39261.40654.1由图可知：所得的实验值和相对论理论值更为符合。与经典理论值出入较大，说明快速电子符合相对论。思考题PC/Ek理论实验图0.00000.20000.40000.60000.80001.00001.20001.40001.60001.80002.00000.00000.50001.00001.50002.00002.50003.0000PC/(MeV)Energy/(MeV)PC实验值相对论PC理论值经典PC理论值1.简单描述NaI（Tl）单晶γ闪烁能谱仪的工作原理。当射线通过闪烁体时，闪烁体被射线电离、激发，并发出一定波长的光，这些光子射到光电倍增管的光阴极上发生光电效应而释放出电子，电子流经电倍增管多级阴极线路逐级放大后或为电脉冲，输入电子线路部分，而后由定标器记录下来。光阴极产生的电子数量与照射到它上面的光子数量成正比例，即放射性同位素的量越多，在闪烁体上引起闪光次数就越多，从而仪器记录的脉冲次数就越多。测量的结果可用计数率，即射线每分钟的计数次数（简写为cpm）表示，现代计数装置通常可以同时给出衰变率，即射线每分钟的衰变次数（简写dpm）、计数效率（E）、测量误差等数据，闪烁探测器是近几年来发展较快，应用最广泛的核探测器，它的核心结构之一是闪烁体。闪烁体在很大程度上决定了一台计数器的质量。2.反散射峰是如何形成的？由γ射线透过闪烁体射在光电倍增管的光阴极上发生康普顿反散射或γ射线在源及周围物质上发生康普顿反散射，而反散射光子进入闪烁体通过光电效应而被记录所致。这就构成反散射峰。反散射峰对应的γ射线的能量为0.184Mev。3.若只有137Cs源，能否对闪烁探测器进行大致的能量刻度？可以因为从Cs的能谱中可读取反散射峰0.184Mev的道数，以及光电峰的0.662Mev的道数。经过这两个数据点可大致的对能谱进行能量刻度。4.观察狭缝的定位方式，试从半圆聚焦β磁谱仪的成象原理来论证其合理性。快速电子在磁场作用下受洛仑磁力作圆周运动，狭缝的定位对应不同半径的电子，可获得其有不同能量的电子。5.本实验在寻求P与△X的关系时使用了一定的近似，能否用其他方法更为确切地得出P与△X的关系？控制不同的△X，产生不同的P的损失，作曲线对比。现有实验条件无法做到。6.用γ放射源进行能量定标时，为什么不需要对γ射线穿过220μm厚的铝膜时进行“能量损失的修正”？γ射线在空气中的损失可以忽略不计，因此不需要修正，而β粒子需要真空条件，因此要用铝膜隔绝空气。7.为什么用γ放射源进行能量定标的闪烁探测器可以直接用来测量β粒子的能量？得到的道数与能量关系图本身是由𝑪𝒐𝟔𝟎、𝑪𝒔𝟏𝟑𝟕获得的，证明与何种粒子无关，故可以直接测量β粒子。