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α射线能谱测量实验报告 核工1201 林勇 实验目的： 1、了解谱仪的工作原理及其特性。 2、掌握应用谱仪测量粒子能谱的方法。 3、测量获取表中各种放射源在不同真空度下的能谱图，为不同放射源、不同真空度、不同探源距下α能谱的解谱方法研究准备数据，同时为α能谱库的建立做一些探索性工作。 二、实验内容 1、测定谱仪的能量分辨率，并进行能量刻度。 2、测量未知源的能谱，并确定粒子能量。 三、实验原理 1、α放射源 α放射源是以发射α粒子为基本特征的放射源。α粒子能量一般为4-8MeV，在空气中的射程为2.5-7.5cm，在固体中的射程为10-20um。由于α粒子穿透物质的能力弱，为此，设计制备α放射源时必须考虑源的自吸收。目前工业用的α放射源主要有241Am、238Pu、239Pu、244Cm(锔)和210Po(钋)等，用量最大的是241Am源。因为241Am容易生产，价格便宜，而且半衰期长。 常用α放射源核???数据 核素半衰期主要α粒子能量(MeV)及分支比(%)比活度(GBq/g)来源210Po138.4d5.305（100）1.67×105233U1.59×105a4.824（84.4） 4.783（13.2）235U7.1×108a4.216（6） 4.368（12） 4.374（6） 4.400（56）天然放射性核素238Pu87.75a5.445（28.7） 5.499（71.1）636.4239Pu2.44×104a5.103（11） 5.142（15） 5.155（73）2.28241Am432a5.443（12.7） 5.486（86）126.9238U多次中子俘获生成241Pu242Cm162.5d6.071（26.3） 6.115（73.7）1.25×105238U多次中子俘获加衰变2、α谱仪 本次试验仪器拟采用西南科技大学国防重点试验室α能谱仪，该α谱仪为美国ORTEC公司生产的8通道α能谱仪，型号为：ALPHA-ENSEMBLE. ORTEC在α谱仪上采用超低本底和PIPS工艺（表面钝化、离子注入、可擦洗）硅探测器，同时真空舱室也为超低本底材料。面积上提供300、450、490、600、900和1200平方毫米的选择，有效耗尽层100μm。 结构特性与性能指标： 样品直径可从13mm至51mm。探测器与被测样品之间有10档距离可选，相邻两档之间的距离差为4mm，最大距离可达44mm。 真空计：范围10mTorr到20Torr（1 Torr ≈ 133.322 Pa）。 探测器偏压：范围0±100V，大小和正负极性可调节。漏电流检测器：范围0到10,000nA，显示分辨率3nA。 脉冲产生器；范围0到10MeV，稳定性50ppm/oC，脉冲的幅度可调。 数字化MCA(多道脉冲幅度分析仪)：通过软件可设置系统转换增益(道数)为256、512、1024、2048或者4096道，细调增益为0.25到1；增益稳定性：≤150ppm/oC；每个事件的转换时间(死时间)：2μs。 数字化稳谱、ADC的零点(ZERO)和下阈(LLD)均由计算机调节设置。谱仪的探测器偏压、漏电流均可在软件相关界面上以数字和图形显示出来。 输入电源：120/240 V ac， 50/60 Hz输入功率50W。 通讯：USB2.0接口。每一个Alpha Ensemble最终提供一条电缆给PC。 应用软件：MAESTRO-32或AlphaVision 工作条件:温度0oC到50oC，相对湿度≤ 95%。 分辨率与本底：基于使用450mm2 ULTRA-AS探测器和高质量的241Am点源，能量分辨率(FWHM)：≤20KeV (探测器到源的距离等于探测器的直径)，探测器效率：≥25% (探测器到源的距离小于10mm)，本底：在3MeV以上，每小时计数≤1。 所有型号均可选择用于反冲抑制保护的样品盘选项。 主要特点： 探测室、前放、主放和多道一体化，系统具有高度的可靠性； 全部功能由计算机通过仿真软件控制； 每一路都完全独立、互不干扰或影响； 每一路谱仪可配不同规格型号探测器； 容纳样品直径最大可达51mm，探测器面积最大可达1200mm2； 系统可以扩展至8台共64路探测器。 3、α谱仪工作原理 α粒子通过物质时，主要是与物质的原子的壳层电子相互作用发生电离损失，使物质产生正负离子对，对于一定物质，α在其内部产生一对离子所需的平均能量是一定的（即平均电能w），所以在物质中产生的正负离子对数与α粒子损失的能量成正比，即： N= 公式中N为α粒子在物质 中产生的正负离子对数目，E是在物质中损失的α粒子能量。如果