试验6符合法测量放射源活度

1、实验6符合法测量放射源活度实验目的1. 学习符合测量的基本方法。2. 学会用符合方法测定 60Co放射源的绝对活度。实验内容1. 调整符合系统参量，选定工作条件，观察各级输出信号波形及其时间关系。2. 测量符合装置的分辨时间。3. 用伊丫符合方法测量60Co级联衰变放射性绝对活度。原理符合技术是利用电子学的方法在不同探测器的输出脉冲中把有时间关联的事件选择出 来。选择同一时刻脉冲的符合称为瞬时符合。选择不同时的，但有一定延迟时间联系的脉冲符合称为延迟符合。而排斥同一时刻脉冲或时间关联脉冲的技术就是反符合或延迟反符合。符合法是研究相关事件的一种方法。符合技术在核物理的各领域中都获得了广泛的应用，

2、如测量放射源活度、研究核反应产物的角分布、测定核激发态的寿命、角关联、测量飞行粒子的能谱、研究宇宙射线和实现多参数测量等。1. 符合的分辨时间探测器的输出脉冲总有一定的宽度，在选择同时事件的脉冲符合时，当两个脉冲的起始时间差别很小，以致符合装置不能区分它们的时间差别时，就会被当作同时的事件记录下来。符合装置具有一定的时间分辨能力。符合装置所能够区分的最小时间间隔T就称为符合的分辨时间，它的大小与输入脉冲的形状、持续时间、符合电路的性能有关。分辨时间是符合装置的基本参量，它决定了符合装置研究不同事件的时间关系时所能达到的精确度，对于大量的独立事件来说，两个探测器的输出信号同时发生在T时间内，这时

3、符合电路也输出符合脉冲，但这个事件是不具有时间关联的事件，这种符合称偶然符合。例如某个核在某时刻发生衰变， 其B粒子被B探测器记录，但级联的丫射线却没有被丫探测器 记录到，如果此时恰好有另一个核的丫射线被丫探测器记录到，那么这两个来自不同原子核的B和丫射线在符合电路中产生的符合就是无时间关联事件间的符合即属偶然符合。T,假定两道输入的脉冲均为理想矩形脉冲，其宽度为T偶然符合的计数率和两个输入道的计数率分别由nrc、n1、n2表示，则：nrcT =2门小2(1)显然，减少T,能够减少偶然符合几率，但是 T减少到一定程度时，由于辐射进入探测器的 时间与输出脉冲前沿之间存在统计性的时间离散，如同时事

4、件的脉冲可能因脉冲前沿的离散而成为时距大于符合电路的分辨时间 T则在符合电路中不会引起符合计数，从而造成真符 合的丢失。2. 测量符合分辩时间的两种方法：(1) 偶然符合方法测量分辨时间测量偶然符合计数率 nrc、单道计数率n1和门2,根据(1)式就可以得到符合分辨时间T其中n1、n2应是两个独立的放射源或是时间上无关联的粒子在两个探测器中分别引起的计数率；nrc应纯粹是偶然符合，但实际测出的符合计数率中还包括本底计数率 率是由宇宙射线贯穿两个探测器和周围物体中剩余放射性核素的级联衰变、 的符合计数而构成的。所以实际测出的符合计数率为nb。本底计数 以及散射等产生nrc =nrc + nb,

5、=21门小2 +nb32n,n2(2)在一定的实验条件下可认为本底符合计数率nb是不变的，则nrc和n-i n2是直线关系。通过改变放射源到探测器的距离使 n-、n2和nrc改变，作出几组nrc和nin2的数据，用最小二乘直线拟合，就可以求得直线的斜率2t和截距nb。(2)利用测量瞬时符合曲线的方法来测定符合的分辩时间实验所用的符合测量装置如图 1所示。用脉冲发生器作脉冲信号源，人为地改变两输入道的相对延迟时间td时，符合计数率随延迟时间 td的分布曲线称为延迟符合曲线。对于瞬 发事件，即发生的时间间隔远小于符合的分辨时间T的事件，测得的延迟符合曲线称为瞬时符合曲线，如图 2 (a)所示。由于

6、标准脉冲发生器产生的脉冲基本上没有时间离散，测得 瞬时符合曲线为对称的矩形分布。通常把瞬时符合曲线的宽度定为2t T称为电子学分辨时间。¥探头N订祜乐涣料M烁林P揀头光业丄> ,_f噱仆T高压地阳I示锻器低压电游:实际上，脉冲前沿的时间离散是探测器输出脉冲所固有的。用放射源60Co的3丫瞬时符合信号，作瞬时符合曲线的测量，其结果如图2(b)所示。以瞬时符合曲线的半宽度 FWHM来定义符合分辩时间(即最高符合计数率一半处的全宽度2T)。T又称物理分辩时间。在慢符合(T > 10-7秒)情况下，TT O赴迟时inirtrf)(a)赴迟时(6)图2 瞬时符合曲线3. B 丫符合

7、测量放射员绝对活度的方法当60Co衰变时，同时放出B及丫射线，称为级联辐射, 所示的实验装置作 B 丫符合。两个探测器都采用闪烁计数器。 测量B粒子，它对丫射线虽然也很 灵敏，但探测效率低。丫探测器用 Nal(TI)闪烁体，并外加铝屏蔽罩， 将60Co发出的B射线完全挡住，而 只能测量丫射线。设60Co的放射源的活度为其衰变图如图3所示。利用图1B探测器用塑料闪烁体，用来Ao(衰变数/秒), n0、no及nc0分别表示B粒子在B探测器中引起的计 数率，丫射线在丫探测器中引起的计 数率以及B丫真符合计数率。则放射 源的活度表示为：-2.50MeV1.33MeV由上式可以看出活度只与两个输入道和符

8、合道计数有关， 来很大的方便。但是从实验数据准确地得到活度 符合计数中包括了偶然符合计数、本底符合计数及(2) 这给测量带 A0尚需进行一系列修正。因为实际测到的Y 丫符合计数，各道计数还要扣除本底，与探测器的效率无关,此外还应考虑所测核素衰变图的特点，如角关联、内转换等修正因素。(1)B道、丫道和符合道计数的实验测定B道：直接测得的总计数 np并不全是B粒子的贡献，还有本底计数率n和由60Co而来的丫射线引起的计数率np/,所以真正的B粒子的计数率为根据60Co源发出的B射线的能量，在放射源上加一块适当厚度的铝片，挡掉B射线，此时测得的B道计数率为(np+n聞)。丫道：直接测得的总计数 ny

9、包含有本底计数率n黑。真正的丫射线计数率为 ny =nY-nb。测量有源时计数率 n及无源时本底计数率 n*，两者之差即为计数率 n%符合道：因B探测器对丫也有一定的灵敏度，所以符合测量得到的总符合计数率nc包含有:其中nq是偶然符合计数率，一般nco L np或n、n迪，可由测得工、np、n计算可得到n ¥ =2t npnyncb是本底计数率。n刖是进入B探测器的丫与丫道记录的丫引起的 LY真符合计数率。在6oCo放射源上挡适当厚度的铝片，测得的两道符合计数率ncbo为ncbo = n刃中 n cb +2t( np +npjf)nYn刘+ ncb = ncbo -2叭np, +门国

10、)门丫其中2T(n0 + nMnY是丫一 丫偶然符合。所以有_(np-nfi-nM(nY-n论)Ao =nco =nc 2t nny-n 航ric-N ngny ncbo(2) 符合法测量放射源绝对活度的误差在本底n pb + n pz和n s较小条件下，根据误差传播公式推导处放射源活度A。的相对标准误差VA为(丄 n%2, 2,2 ,2,.小花22 . ,ncbo22十A =J(1+)+2+ j+()十t+()十cboV ncncnc由上式可见,VA除了与n禺ny nc、t、ncbo的相对误差vp十丫、叫、ncbo有关以外,还与n%/nc和ncbo/n。的比值有关。实际工作中应根据误差的要求

11、和具体条件对上式化简。例如在n/ncL 1和ncbo/nc L 1时，且ny和np的相对误差十丫和vp都较小，有:Zc(3) 用3 丫符合测活度的限制真符合计数率与偶然符合计数率的比值，简称真偶符合比，是符合实验的一个重要指标。为保证真符合的计数率大于偶然符合计数率，要求真偶符合比n/n=1/2tAo，所以Ao <1/2t。这说明所测的放射源的活度不能很强，受符合电路分辨时间的限制。采用分辩时间小的符合电路，允许测量较强的放射源。实验装置高压电源丫探头跟随器线性放光电倍增管r*大器Nal晶体脉冲发生器定时单道11延迟成形 i11111定标器塑料闪烁体(3探头跟随器光电倍增管符合1111电

12、路1 111*定标器高压电源线性放大器111线性放大器1i 延迟成形11定标器插件机箱低压电源示波器if实验仪器3- 丫符合闪烁探头BH13121个精密脉冲产生器FH1013B1个单道脉冲幅度分析器FH1007A2个符合反符合BH12211个插道定标器BH12203个低压电源BH12222个插件机箱FJ0001A2个1.5KV高压电源BH1283N2个线性脉冲放大器BH12182个双迹脉冲示波器SR-81台60Co标准源和137Cs放射源各1个厚铝片0.1mm若干片实验步骤1.连接实验仪器，调整符合系统参量，选好工作条件。用脉冲发生器的信号作信号源 和示波器的外触发信号，观察各级输出信号的波形

13、及其时间关系。改变输入信号大2.3.4.小，观察定时单道输出脉冲的时间稳定性。调节定时单道的"延时”信号发生在同一时间。调节“符合成形时间”，是脉冲宽度约为T = 0.20.5As。固定符合电路任一道 “延 时”于某一中间位置，改变另一道的“延时”测量不同“延时”时的单道计数与符 合计数，作出瞬时符合曲线，求出电子学分辩时间。换上60Co放射源，由60Co源的3丫符合信号作瞬时符合曲线，求出物理分辩时间。，是两道输出用137Cs作偶然符合源，测出几组ni、n2和ny ,求出符合装置的分辩时间，并与步骤2测得结果比较。换上60Co源，在测量分辩时间的同样条件下，第一测出np、ny和nc，第二次加Al片测出（ni+np/）和ncb0,第三次取走60Co源，测出 叶o由此，计算出活度A。及其相对误差VA O结果分析及数据处理思考题:1.欲测量源活度为10卩Ci，并