α射线能谱测量.pdfVIP

*************************************************************************** * 西南科技大学 《α射线能谱测量》报告 设计名称 α射线能谱测量 学 院 班 级 学生姓名 学 号 设计日期 2014 年 12 月 2014 年 10 月 制 1 目 录 1 实验目的1 2 实验内容1 3 实验原理1 α能谱 1 α放射源 2 α放谱仪3 探测器测量α射线能谱相关原理 4 α谱仪的能量刻度和能量分辨率4 4 实验仪器、器材 5 5 实验步骤 5 6 实验数据记录、处理6 7 实验结论8 2 1实验目的 α衰变中发射的α粒子能量及辐射几率的测量，对于核结构研究具有重要意义。这 些核数据的测量通常是用α磁谱仪或半导体α谱仪。而本实验主要从以下几个方面进行： 1、了解α谱仪工作原理与特性 2、掌握α能谱测量原理及测量方法 3、测量获取表中各种放射源在不同探源距下α能谱的数据与图像记录并进行刻度 2实验内容 测定α谱仪在不同源距下α能谱的数据，并通过计算获得相关能量分辨率。同时， 进行能量刻度。 3实验原理 α能谱 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： E N= W 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α粒子将其全部能量损失在物质内，E就是α粒子的能量。 由于α粒子在空气中的射程很短（在T=15℃，P=1大气压时，天然放射性核素衰变产生 212 232 的α粒子，射程最大为Thc’( Po) 为，能量最小 Th为），所以测量室应采用真空室，如 上图1所示，采用真空泵将测量室抽成真空，这样与探测器接触的α粒子的能量才近似等于 放射性核素经过α粒子放出的α粒子的初始能量（近似是因为不可能将测量室抽成绝对真 空）。 α粒子在探测器中因电离、激发（由于α粒子的质量很大，所以与物质的散射作用很不 明显。α粒子在空气中的径迹是一条直线，这种直线很容易在威尔逊云室中看到。）等效应 而产生电流脉冲，其幅度与α粒子能量成正比。电流信号经前置放大器、主放大器放大，出 来的电信号通过多道分析器进行数据采集，最后通过计算机采集并显示其仪器谱（实验用α 谱仪硬件连接及内部结构框图如图1所示）。仪器谱以α粒子的能量（即脉冲幅度）为横坐 3 标，某个能量段内α粒子数（或计数率）为纵坐标，即可计算样品中各单个核素发射的α粒 子的能量与活度 理论上，单能α粒子谱是线状谱，应是位于相应能量点处垂直于横坐标轴 的单一直线，但由于α粒子入射方向、空气吸收、样品源自吸收的差异和低能粒子的叠加等 原因，实际测得的是具有一定宽度的单个峰，其峰顶位置相应于α粒子的能量，谱线以下的 面积为相应能量的α粒子的总计数率，峰的半高宽与峰顶能量比值的百分数则为α谱仪的能 量分辨率。α谱仪硬件连接及内部结构框图图一所示 图一 α谱仪硬件连接及内部结构框图 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，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 241 238 239 244 放射源时必须考虑源的自吸收。目前工业用的α放射源主