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1、实验2-2 闪烁计数器及能谱测量 南开大学基础物理实验教学中心近代物理实验室,（一）闪烁计数器的结构,一.实验原理,（二）基本原理 射线射入闪烁体，通过光电效应、康普顿效应和电子对产生这三种效应，产生次级电子，再由这些次级电子去激发闪烁体发光。所发之光被光电倍增管接收，经光电转换及电子倍增过程，最后从光电倍增管的阳极输出电脉冲。分析、记录这些脉冲就能测定射线的强度和能量。,闪烁体吸收一个能量为E入射粒子，在其激发下发射的光子数为N。这些光子打在光阴极上能打出PN个光电子，P称为光阴极的光电转换效率。经过电子倍增在阳极可收集到MPN个电子。这里为了简单，没有考虑光和电子在传输过程中的损失。设阳极
2、系统对地的等效电容为C，则在负载电阻足够大时（RC闪烁体的发光衰减时间）,电压脉冲幅度为,此脉冲经过放大倍数为A的线性放大器放大，最后得到脉冲幅度为,在M、P、A、都是常数的情况下，闪烁计数器的输出脉冲幅度正比于被吸收射线的能量E,（三）闪烁体对射线的吸收,光电效应 康普顿效应 电子对产生,（四）能量分辨率,因为闪烁体的发光，光阴极的光电子发射，倍增极的次电子发射等都服从统计规律，存在一定的统计涨落；闪烁体各部分的发光效率和光的收集效率不会完全一样，光阴极各部分的灵敏度也有差别。这样即使闪烁体吸收一束能量为E的带电粒子，得到的脉冲幅度不是都等于VE，而是以VE 为中心有一定的分布,（五）实际的
3、脉冲分布,以137Cs发射的0.661 MeV的射线测得的脉冲分布为例。图中峰是由光电效应产生的单一幅度脉冲的分布。发 生康普顿效应并且散射光子也被吸收（因而射线的能量被全吸收）产生的脉冲也在其中，故峰称光电峰，也叫全能峰。其峰处脉冲幅度为KE。峰左面平坦部分是由康普顿电子产生的连续分布。其中附加的小峰称为反散射峰，是放射源发出的射线在测量装置及周围物体上经180的散射后进入闪烁体被吸收而产生的。最左面的峰是因吸收Ba（Cs的衰变产物）的X射线峰而形成的，称为Ba的X射线,二.实验装置,三.实验内容,（一）谱仪的调试（二）测137Cs 射线的脉冲谱（三）测 60Co 射线的脉冲谱（四）测定一个
4、未知能量的射线的能量,思考题,1根据你对60Co 射线谱的实验结果，试分析单道脉冲幅度分析器道宽的选取对测量结果的影响。2由60Co的衰变图可知，每一个60Co核衰变成处于基态的60Ni核的过程中，放出一个粒子、一个能量为1.17MeV的射线和一个能量为1.33MeV的射线。测得60Co脉冲分布中对应1.17MeV和1.33MeV 射线的两个光电峰的高度不一样，试解释之。3对137Cs放射源的情况，放射源发射的0.661MeV的射线被墙、地面、周围物体散射，试计算进入闪烁体的散射射线的能量范围。并与你测得的137Cs脉冲谱中反散射峰对应的能量比较。,参考文献,1.王祝翔编核物理探测器极其应用第七章。2.复旦大学、北京大学、清华大学合编原子核物理实验方法第四章、第七章(第一、二节)。,
