α能谱的测量

1、 *西南科技大学学 生 实 验 报 告实验 名称 能谱的测量学 院 国防科技学院班 级 辐射1202学生 姓名 高乐学 号 20125058能谱的测量一、实验目的 1.掌握探测器的原理和使用方法； 2.掌握能谱的分析原理；二、实验仪器1. .241Am和239Pu 混合源1个（如图1）；2. ORTEC 探测器型号为：ALPHA-ENSEMBLE；3. 真空泵一台；4. PC机1台。 图1 实验所用源三、实验内容 1.测量241Am和239Pu 混合源在探测器中的谱型； 2.通过对标准源如（241Am和239Pu混合源）的刻度，可测量样品能量，从而判断放射性核素；四、实验原理粒子通过物质时，主

2、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，在其内部产生一对离子所需之平均能量是一定的（谓平均电能 W）,所以在物质中产生的正负离子对数与粒子损失的能量成正比，即： 式中N为粒子在物质中产生的正、负离子对数目，Ea是在物质内损失的粒子能量，如果粒子将其全部能量损失在物质内，Ea就是粒子的能量。 常用的半导体探测器有两类：一类是以N型硅单晶制成的金硅型探测器,主要用于探测重带电粒子;其二是用P型硅或错单晶做成的漂移探测器,主要用来探测、射线。本实验用本实验用金硅面垒型探测器来测量粒子能谱.图 2金硅面垒探测器探测原理示意图金硅面垒探测器结构如图所示，是用

3、一片N型硅，蒸上一层簿金层（100-200A）,接近金膜的那一层硅具有P型硅特性，这种方式形成的PN结靠近表面层，结区即为探测粒子的灵敏区。探测器工作时加一反向偏压,带电粒子在空间电荷区（势垒区）内损失能量而产生电子空穴对其数目同带电粒子的能量损失值E有关: 式中N是产生的正、负离子对数,Wm是产生一对正、负离子对所需的平均能量, 正、负离子对，在一定的反向偏压作用下分别向探测器正、负极漂移，在输出电路产生电压脉冲,电压脉冲的幅度与核辐射在半导体探测器的灵敏区中的损失的能量成正比(若粒子在灵敏区损失其全部能量时)；脉冲数与核辐射的强度成正比。 谱仪的能量刻度就是确定粒子能量与脉冲幅度之间的对应

4、关系，脉冲幅度大小以谱线峰位在多道分析器中的道址表示。用239Pu、241Am两个刻度源，已知各核素粒子的能量，测出该能量在多道分析器上所对应的道址，做能量对应道址的刻度曲线，并表示为： E=G*D+E0 E为粒子能量（KeV），D为对应E谱峰所在的道址，G是直线斜率（KevV/每道），称为刻度常数。E0是直线截距。它表示由于粒子穿过探测器金层表面所损失的能量。在本实验中，所用定标源为241Am，239Pu源，它们的粒子能量分别为5.486Mev和5.155Mev。五、实验步骤 1. 打开PC机、8路谱仪和真空泵；2. 点击PC桌面上“MAESTRO for Windows”；3. 测量源（也

5、可测本底）：3.1）点“MAESTRO for Windows”的“Acquire”： 3.1.0) 设置路 3.1.1）设置高压，点 high voltage 的可控按钮“on”，出现标志“On”表明高压设置ok；3.2）点“MAESTRO for Windows”的“Alpha”： 3.2.1）Target设为”4000”； 3.2.2）vacuum设置： A“Pump”抽真空，通过“actual”看是否抽真空； B“Vent“放弃真空； C“hold“保持真空； 3.2.3）ADC：设置为4096； 3.2.4）点击“presets” ，设置“live time”（测量活时间）（源小则时

6、间设置长，反之则短）； 3.2.5）若本来存在有谱，则在“input“图上点右键，点”clear“； 3.2.6）“input“图上点右键，点”start“或菜单栏上”go“；3.3）点“calculate“，realtime设置为180； 3.3.1）寻峰“peak search“： 3.3.2）选中该峰，右键，点“peak info“；3.4）calibration：设置能量刻度，可默认；3.5）截图，打印；4. 关闭：4.1）去高压；4.2）去真空；4.3）去源；4.4）关机。6、 数据处理 实验室中的源的数据如表1： 表1 试验室具备的源基本参数源类型核素半衰期粒子能量(MeV)及分支

7、比(%)2粒子发射率源厚度（mm）源直径（mm）混合源241Am432a5.443（12.7）282.2 1.14 34.955.486（86）239Pu2.44104a5.103（11）390.75.142（15）5.155（73） 通过实验共测量十组数据，现选择两组（三组和四组）进行数据分析，实验数据截图数据如下：1. 三组数据 图3 混合源在真空度为4096，16mm源距下的峰型（左为241Am，右为239Pu） 整理图3中的数据可得下表（表2）：表2 三组相关数据Peak(Kev)FWHMFW组Gross AreaNet AreaGross/ Net count Rate(cps)23

8、9Pu515531.0631,062008419991148111.79/111.27241Am548630.5730.57138301378112276.87/76.71 此外，我们还可以通过图中的FWHM值可以看出他们的能量分辨率分别为 Pu=31.06/2356.27=1.32% Am=30.57/2513.60=1.22%2. 四组数据 图4 混合源在真空度为4096，20mm源距下的峰型（作为239Pu，右为241Am） 整理图4中的数据可得下表（表3）：表3 四组相关数据Peak(Kev)FWHMFW组Gross AreaNet AreaGross/ Net count Rate(cps)239Pu515530.1130.11146131435613781.30/79.87241Am548627.8427.84102571016511057.07/56.55 此外，我们还可以通过图中的FWHM值可以看出他们的能量分辨率分别为 Pu=30.11/2356.59=1.28% Am=27.84/2513.77=1.11%七、思考题.1）能谱测量为什么最好在真空中进行？答：排除一切可能干扰因素，保证实验结果的准确性。2）能量分辨率