摘要： 原子的能級間躍遷產生光譜，原子核的能級躍遷產生γ射線譜。本實驗就是利用探測器的輸出脈衝幅度與入射粒子能量成正比的規律來測得能量與其強度的關係曲線。
通過對cs、co能譜的測定，可以加深對γ射線能量與強度的關係， γ射線與物質相互作用的理解；可以進一步了解nai(t )閃爍譜儀原理，特性與結構，掌握nai(t )閃爍譜儀的使用方法以及鑑定譜儀的能量分辯率與線性；。
關鍵詞： γ射線、能譜、nai（tl）γ閃爍譜儀
引言： 閃爍探測器是利用某些物質在射線作用下會發光的特性來探5g射線的儀器。它的主要優點是：
既能探測各種型別的帶電粒子，又能探測中性粒天既能測量粒子強度，又能測量粒子能氨並且探測效率高，分辨時間短。它在核物理研究和放射性同位索的測量中得到廣泛的應用。本實驗的目的是了解nai(t1)閃爍譜儀的原理、特性與結構，掌捏nai(t1)閃爍譜儀的使用方法，鑑定潛儀的能量解析度和線性，並通過對於y射線能譜的測量，加深對y射線與物質相互作用規律的理解。
實驗方案：
實驗原理
一、γ射線與物質的相互作用
放射性核素放射出來的帶電粒子（α、β粒子以及內轉換電子）與物質相互作用主要為電離、散射和吸收三個方面。γ射線是不帶電的電磁輻射，它與物質的相互作用主要有光電效應，康普頓效應和電子對效應三個過程。
圖2-2-1 光電效應的示意圖
1. 光電效應
入射的γ光子把能量全部轉移給原子中的束縛電子，使之發射出來，而光子本身消失，這種過程稱為光電效應。光電效應中發射出來的電子叫光電子。這過程如圖2-2-1所示。
在光電效應中，若忽略被原子的反衝核所吸收的能量，則由能量守恆定律得到
式中er為入射γ光子的能量，ee為光電子獲得的動能,ei為i層電子的結合能，一般遠小於。顯然，如果入射γ光子是單能的，則產生的光電子也是單能的。
光電子可以從原子各個殼層中發射出來，但在k殼層上打出電子的機率最大，l層次之，m、n層更次之。因此，在發射光電子的同時，還伴隨著原子發射的特徵x射線或俄歇電子。
實驗和理論都表明，γ射線與物質相互作用時，產生光電效應的機率隨著物質原子序數的增大而迅速增大，又隨著γ射線的能量增大而減小。
2. 康普頓效應
入射的γ光子與物質原子的核外電子發生非彈性碰撞，一部分能量轉移給電子，使它脫離原子成為反衝電子，而散射光子的能量和運動方向發生變化，這一過程稱為康普頓效應．圖2-2-2為康普頓效應的示意圖。根據相對論的能量和動量守恆關係，可以求出散射光子的能量ei和康普頓反衝電子的能量為
閃爍譜儀的結構和工作原理
γ能譜是γ射線的計數按能量的分布。測量γ能譜最常用方法是利用γ譜儀進行測量，常用的γ譜儀主要有閃爍γ譜儀和半導體γ譜儀。自六十年代以來，ge(li)和si(li)等半導體γ譜儀發展迅速，其能量分辨能力比閃爍譜儀要高得多，它的應用愈來愈廣。
然而閃爍γ譜儀的分辨能力雖不及半導體譜儀，但是它探測效率高、**較廉、使用方便，仍有相當廣泛的應用。
nai(tl)閃爍譜儀由探頭（包括閃爍體，光電倍增管、射極跟隨器）、高壓電源、線性放大器、單道脈衝幅度分析器（或多道分析器）、定標器等組成，其結構如圖2-2-4所示。當γ射線入射至閃爍體時，產生的次級電子使閃爍體分子電離和激發，退激時發出大量光子。閃爍體發出的光子被閃爍體外的光反射層反射，會聚到光電倍增管的光陰極上。
由於光電效應，光子在光陰極上打出光電子。為了有高的光收集效率，在閃爍體與光電倍增管的接觸面之間塗以矽油，這樣就避免了因閃爍體和光電倍增管表面之間存在空氣層形成全反射所造成的光損失。光陰極上打出的光電子在光電倍增管中倍增，電子數目增加幾個數量級，最後被陽極接收形成電壓脈衝。
此電壓脈衝的幅度與γ射線在閃爍體內消耗的能量及產生的光強成正比，所以根據脈衝幅度大小可以確定入射γ射線的能量。電壓脈衝通過起阻抗匹配作用的射極跟隨器，由電纜傳輸到線性脈衝放大器，經過放大和成形後輸入單道脈衝幅度分析器，由它選取一定幅度的脈衝供定標器計數。電壓脈衝也可輸入多道脈衝幅度分析器進行記錄。
圖2-2-6給出的是用nai(tl)閃爍譜儀測得的137cs能譜，譜中有三個峰和乙個平台。137cs衰變時放出單一能量的γ射線（eγ=0.662mev），它與物質相互作用主要有光電效應和康普頓效應。
在光電效應中產生的光電子使閃爍體激發，其產生的脈衝在γ譜中形成的峰稱光電峰，即圖2-2-6中峰a。由於光電效應主要發生在k殼層，則k殼層留下的空位將為外層電子所填補，躍遷時放出x射線，這種x射線在閃爍體內很容易再產生一次新的光電效應，將能量又轉給光電子。由於這一過程的時間極短，這樣x射線產生的光電子與γ射線產生的光電子幾乎同時使閃爍體激發，形成乙個光電峰，這樣光電峰的幅度就代表了γ射線的能量。
在康普頓效應中，γ光子把部分能量傳遞給反衝電子，而自身被散射。此後，散射光子的去向有兩種可能：一是逸出閃爍晶體；二是繼續與晶體作用產生光電效應或康普頓效應。
若散射光子逸出晶體，則留下乙個能量連續的反衝電子譜，這就形成了能譜中的平台部分b，稱為康普頓平台，平台的邊緣，其能量相當於(ee)max。若散射光子仍被晶體吸收，則所有次級效應產生的電子能量加上初始康普頓效應產生的反衝電子的能量恰好等於原始γ射線能量，它們形成的峰也疊加在光電峰上。因此，此時的光電峰還包括一部分康普頓電子所產生的峰，故稱它為全能峰更為確切。
康普頓平台上的峰c稱為反散射峰，這是由穿過晶體的一部分γ射線在晶體的封裝玻璃或光電倍增管上發生康普頓效應，其反散射（θ=180o）光子返回晶體時所形成的。此外，放射源的襯底材料和探頭周圍的遮蔽材料所產生的反散射光子，對反散射峰也會有貢獻。由公式2-2-2可知，反散射光子能量總是在200kev左右，因此在能譜上較易識別。
峰d是x射線峰，它是由137ba的k層特徵x射線(能量約32kev)貢獻的。137cs的β衰變子體137ba的0.662mev激發態退激時，可能不發射γ射線，而是通過內轉換過程，在放出內轉換電子後，造成k空位，外層電子躍遷後產生此x射線。
137cs的γ能譜的全能峰是比較典型和突出的，因此通常用137cs作為標準源，一方面用來檢驗γ譜儀的能量解析度，另一方面作為射線能量測量的相對標準。
在γ能譜中，全能峰的峰位反映了γ射線的能量，因此全能峰是γ射線的特徵峰，是γ能譜分析的依據。全能峰的面積是峰內各道計數率之和，它與γ射線強度成正比，是γ能譜定量分析的基礎。全能峰的面積與全譜面積之比，稱為峰總比
實驗方法
γ射線次極電子
r放射源與閃爍體作用的三種效應
螢光使閃爍體激發並退激發被光電倍增管光陰極吸收光電子
各種增極逐次放大電壓脈衝
被主放大器放大，多道分析
器幅度分析，定標器甑別記錄
輸出γ射線能譜圖
圖4 γ能譜的形成圖
1.接通電源，開機預熱後，選擇合適的工作電壓使探頭的解析度和線性都較好。
2.將137cs 源放在探頭下方並保持一定距離，先粗測一下137cs 能譜曲線：選擇合適的全譜道數、擴充套件譜道數和預置時間，調節高壓和放大器放大倍數，使60c0 或137cs 能譜的最大脈衝幅度盡量大而又不超過多道脈衝分析器的分析範圍。
3.調整好後，仔細測量137csγ全能譜，指明光電峰、康普頓平台和反散射峰。
4.將將探頭下方的137cs放射源用60c0放射源代替，不改變γ能譜儀的其他工作條件，只改變放大倍數、高壓和預置時間，然後仔細測量60c0的γ射線能譜，指明光電峰、康普頓平台和反散射峰。
5.用手柄調節放射源的孔和探測器的孔的相對位置，再重複測量兩次，將三次測量結果進行對比，選擇峰位最高的一次。
NaI T1 閃爍譜儀測定射線的能譜
09904047 周寧 實驗裝置 nai t1 閃爍譜儀 fh1901型 一套，脈衝示波器 sbt 5型 一台，源和 源各乙個。實驗原理 一 射線與物質的相互作用 1 光電效應入射 粒子把能量全部轉移給原子中的束縛電子，而把束縛電子打出來形成光電子。由於束縛電子的電離能一般小於 射線的能量。所以 光...
r射線能譜圖實驗報告
3把換成60co，重複以上步驟 注意，掃瞄時間為500s，將座標定到320chn.4然後將實驗所得影象保留並列印 5關閉rs能偶儀的時候要先把儀器上的調節開關全部打到0檔，並把資料調到0再關閉儀器的電源。實驗資料處理 cs 1 放大電壓856v 放大細調 0.3 總計數率1222半高寬160.55淨...
閃爍伽馬能譜測量實驗報告
實驗題目 閃爍 能譜測量 一 實驗目的 1加深對 射線和物質相互作用的理解。2.掌握nai tl 譜儀的原理及使用方法。3.學會測量分析 能譜。4.學會測定 譜儀的刻度曲線.二 實驗儀器 cs放射源 co放射源 fh1901型nai閃爍譜儀 sr 28雙蹤示波器 三 實驗原理 1.射線與物質相互作用...