NaI单γ能谱仪系列实验中仪器参数及性能对实验的影响.pptVIP

NaI(Tl)单晶γ能谱仪系列实验中仪器参数及性能对实验的影响 材料物理 09300300049 张驰 NaI(Tl)单晶γ能谱仪由射线探测器（探头）、高压电源、线性放大器、计算机多道脉冲分析器等部分组成。 原理概述： 上图引自《碘化钠NaI(Tl)单晶闪烁探测器的应用》，李邦军 原理概述： 闪烁体中原子、分子和晶体系统 我射！ γ射线 次级电子 闪烁体 光电倍增管 荧光 线性放大器 电流 多道分析器 上图引自物理实验教学中心网站 实验仪器： 北京核仪器厂的γ 能谱仪实验装置包括NaI(Tl)闪烁探头、 NIM（Nuclear Instrument Module)机箱、高压电源、低压电源、线性放大器，脉冲多道幅度分析器，示波器，电脑及放射源等。 η=0.65% η=2.18% η=7.08% 道数 道数 道数 计数 计数 计数 高压U对实验的影响： 实验条件： 增益20×0.5，微分max，积分0，t=600s U=550V U=600V U=650V 图像中道址与信号能量线性相关，高压越大光电倍增管放大效果越明显，输出信号能量越大，图像右移。同时能量分辨率变差。 η=0.16% η=0.80% η=8.91% 道数 道数 道数 计数 计数 计数 增益对实验的影响： 增益10×0.5 增益20×0.5 增益50×0.8 实验条件： U=550V，微分0.5，积分0.5，t=600s 与高压的影响类似的，图像中道址与信号能量线性相关，增益越大，输出信号能量越大，图像右移。同时能量分辨率变差。 微积分对实验的影响： (1) η=0.67% 道数 计数 η=0.80% 道数 计数 (2) 积分0，微分max 积分0.5，微分0.5 η=0.44% 道数 计数 η=0.30% 道数 计数 (3) (4) 积分1，微分1 积分2，微分2 实验条件：U=550V，增益20×0.5，t=600s 微积分参数增大，整个图像在横轴上被压缩地越明显，由此导致全能峰半高宽减小。在微积分参数为0.5时，图像完整性与能量分辨率达到较好。 仪器性能：坪特性曲线 NaI(Tl)单晶γ能谱仪坪特性曲线： 电压（V） 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 频率（kHz） 10Hz 10Hz 22 Hz 0.77 1.10 1.25 1.55 1.52 1.55 1.57 1.53 1.56 2.30 NaI(Tl)单晶γ能谱仪坪特性曲线： 实验结论： 应该注意到，实验中每种参数、每个步骤对实验的影响是综合的。是否每个γ光子都能产生次级电子，是否每个次级电子都能激发出荧光，是否每个荧光光子都能在光电倍增管光阴极上打出光电子，光电倍增管是否能对这些光电子信号进行线性放大，线性放大器是否工作在线性区，前级输出信号强度是否达到后级输入的阈值。这些问题都会影响到实验结果的准确性。 在实验中应严格控制实验参数，使仪器工作在合理工作区间内，这样既是出于保护实验仪器的考虑，也是获得准确实验结果的关键。 实验结论： 参考文献： 李邦军，碘化钠NaI(Tl)单晶闪烁探测器的应用，光谱实验室，2010年3月第二十七卷第2期 於国兵，NaI(Tl)γ能谱谱线分析技术的研究，中国辐射卫生，2009年12月第18卷第4期 李敏，蔡晓波，程静，核测井中NaI(Tl)闪烁探测器性能探讨，舰船防化，2009年第2期 戴道宣，戴乐山，近代物理实验，第二版，高等教育出版社，2006 感谢各位老师本学期的指导和彭和阔同学的配合！ Thanks 当放射源发出的γ射线进入闪烁体时， γ光子即与闪烁体中的原子、分子及晶体系统发生相互作用（如光电效应、康普顿散射和电子对效应等）。相互作用的结果产生次级电子， γ光子的能量转化为次级电子动能。探头的闪烁体是荧光物质，它被次级电子激发而发出荧光，这些光子射向光电倍增管的光阴极。由于光电效应，在光阴极上打出电子，每个光电子在光电倍增管的打拿极（倍增极）上打出多个电子，这些更多的电子，经过多次倍增，最后有大量电子射向光电倍增管阳极，转变成电信号输出。以上光电转换过程之间能够保持良好的线性关系，从而使广电倍增管输出的脉冲幅度正比于γ光子在闪烁体内由各种效应而产生的次级电子的能量。通产，光电倍增管输出的脉冲幅度不超过1V，所以必须经过前置放大器和线性脉冲放大器放大后，再输入到多道脉冲分析器，对不同幅度的脉冲强度进行分析。 * 为从整体上大致把握仪器的性能，我们希望能通过做出坪曲线（计数率——电压）来进行理解。第一次以高压为横轴，全能峰的积分作为计数率。 * 与标准的坪曲线差别很大，多道分析器只是在某个能量范围内进行