γ谱仪的应用课件

γ谱仪的应用低本底HPGeγ谱仪在放射性环境监测中的应用孟纪群第一章概述本章主要包括γ射线与物质的相互作用，γ谱仪的原理、结构及应用。1.1γ射线与物质的相互作用γ衰变与γ射线的产生处于激发态的原子核通过发射γ光子或内转换电子而跃迁到能量比较低的状态，这种转变过程称为γ跃迁或γ衰变γ射线的性质原子核的质量数和电荷数保持不变，只是能量状态发生改变γ射线是没有质量，不带电而有能量的光子流，其射程较远γ射线与物质的相互作用：光电效应康普顿效应电子对效应γ谱仪主要研究光电效应产生的全能峰1.2γ谱仪的原理γ谱仪的探测原理γ射线与探测器材料相互作用后产生的电子，在高压电场的作用下定向移动，产成电信号，经放大后被多道分析器分析γ谱仪定性分析的原理脉冲幅度直接准确的代表了电子的能量，光电效应产生的全能峰的能量是确定的γ谱仪定量分析的原理光电效应产生的光电子的个数可由脉冲个数反映1.3γ谱仪的结构探头电荷灵敏放大器高压缓冲器打印机计算机多道分析器线性放大器高压电源液氮容器铅室1.4γ谱仪的应用能发射γ射线的核素理论上都可进行定性和定量分析与常见的γ探测器的区别核素定性;前处理简单;本底较高,测量时间长HPGe与(NaI、GeLi)探头γ谱仪的区别性能上:能量线性;能量分辨率;稳定性;效率接近;本底较低第二章γ谱仪的安装调试本章主要包括γ谱仪的安装;γ能谱的构成;γ谱仪的重要概念和性能指标;γ谱仪的调试。2.1γ谱仪的安装探头的安装接地与线路安装软件安装网卡与网络的安装2.2γ能谱的构成全能峰或光电峰康普顿连续谱单、双逃逸峰(511Kev和1022Kev)其它反散射峰、轫致辐射峰、级联加和峰、偶然符合峰、淹没γ峰等一般情况对全能峰的影响较小2.3γ谱仪的概念和性能指标本节包括：概念和性能指标的意义；定义的方法或公式；我室的DSPEC实际测量值等（本课件包括所有仪器参数等均指我室谱仪）效率ε仪器本征探测效率：一般指探测器探测到的γ衰变粒子数与源的γ活度之比；规定为Co－60点源γ谱仪的相对效率：相对与NaI（Tl）φ77×77探头的本征效率DSPEC45％全能峰效率：全能峰的面积计数与源的该能量的活度之比（应用）能量分辨率（FWHM）作用：是峰形和能量分辨的重要指标定义：全能峰中心道计数一半的宽度（道数或Kev）一般测试方法：Co－60（1.332Mev）和Eu－152（121.78Kev）点源DSPEC分别为1.72Kev和0.91Kev峰形作用：符合高斯分布的程度一般为Co－60（1.332Mev）点源十分之一高宽（FWTM）比半高宽（FWHM）理论为1.82，国际为<2，实测为1.85五十分之一高宽（FWFM）比半高宽（FWHM）理论为2.38，国际为<2.8，实测为2.46峰康比作用：高能峰的康普顿平台对低能峰的影响定义：1.33Mev峰中心道净计数与1.040～1.096Mev的平均净计数之比DSPEC为72.7，反康谱仪为>800能量线性作用：多道分析器的道数与能量的对应关系可用能量刻度后的直线回归的相关系数R2值来表示DSPEC的1>R2>0.9999稳定性24小时连续道漂，国标规定<2道，实测<1道铅室本底的变化长期稳定性：一般需多长时间重新进行能量刻度本底与基底本底本底的来源本底对一台仪器是相对稳定的本底可用剥谱的方法扣除基底（峰下本底）来源是同一个谱图中其它峰的影响可能相差很大可用计算的方法扣除监测限（MDA）16种方法RISO：LT为样品测量的活时间（s）B为对应的LT时间内的本底计数B作为方法的监测限，一般为本底；但特殊情况下应代基底2.4调试对能量分辨率（FWHM）、峰形、峰康比、能量线性、稳定性进行实测一般要求是Co－60（1.332Mev）点源第三章γ谱仪的刻度本章主要包括γ谱仪的能量、效率刻度的方法和刻度曲线的应用。3.1γ谱仪的能量刻度能量刻度是求出能量和道数（道址）的关系曲线或对应的函数γ谱仪的能量刻度是定性分析的基础，能量刻度后才可进行核素的鉴别能量刻度的要求：精密的能量刻度需要采用准确的已知道γ射线能量的标准源（最好是点源）刻度中主要涉及的问题是确定全能峰的峰位置，它取决于谱仪系统的分辨率和测量期间的稳定性面积总计数>104能量刻度的方法：单点刻度法多点刻度法直线回归与R2能量刻度曲线对应的一次函数能量刻度结果：指标及对某一点的偏差验证（可靠性和可行性）能量刻度的应用：能量刻度曲线的应用γ谱仪的能量刻度的频次取决于谱仪的稳定性能量刻度曲线的调用能量刻度的γ源：源主能峰能量（Kev）241Am 59.54 137Cs661.6260Co 1173.2160Co 1332.4740K 1460.75能量刻度曲线：3.2γ谱仪的效率刻度效率刻度是求出效率和能量的关系曲线或对应的函数γ谱仪的效率刻度是定量分析的基础，效率刻度后才可进行核素的活度分析效率刻度的要求（相对与样品）基体物质（惰性物质）化学成分、物理状态、放射性活度、与标准物质易于混合、物理化学性质稳定刻度源均匀性、模拟性、稳定性、高纯度、准确度、密闭性基体本底源效率刻度的方法：单点刻度（关心核素）多点刻度（全谱刻度）混合刻度未知活度的Eu－152和已知活度的单能核素效率刻度的结果：曲线光滑程度（任一点的）双对数坐标的直线回归验证大约200Kev以上已知活度的样品源的活度验证效率刻度的应用：单点刻度的应用刻度曲线的查图应用效率刻度曲线对应的双对数函数的应用效率刻度的频次取决于谱仪的稳定性效率刻度曲线的调用γ谱仪的效率刻度曲线γ谱仪的效率刻度曲线(对数)效率最高点后的曲线拟合为：-0.8423x+0.5558，R2＝0.9959。第四章γ谱仪的应用本章主要包括γ谱仪的定性和定量分析的一般步骤和基本的计算公式。γ谱仪的定性分析是γ谱仪的重要应用在应急状况下，快速鉴别关心样品中的γ核素与知道各种核素的活度同等重要4.1γ谱仪的定性分析4.1.1预测简单测试样品中较高的γ核素，直观预测关心的γ核素的活度高低4.1.2能量响应（道漂）测试在样品测量前后分别测量能量刻度源，进行能量响应测试调用合适的能量刻度曲线需要的话重新进行能量刻度4.1.3定性分析测量样品寻峰（二阶导数法）人工寻峰：FWHM的4倍宽对比核素库，确定样品中的γ核素根据需要进行主要核素的估算或定量分析4.1.4结果讨论以核素衰变纲图及核素库为基础多能γ核素的各能量主能峰的相互验证母子体核素的相互验证干扰核素验证（0.5倍FWHM）4.2γ谱仪的定量分析4.2.1预测和效率测试测试谱仪的能量和效率进行简单的定性和对关心核素的预测4.2.2测量时间的计算一般要求：样品活度>谱仪的MDA的10倍4.2.3定量分析4.2.3.1样品测量计算机：时间、MDA公式、寻峰灵敏度、辨别峰的宽度、库文件、取样量和活度单位、时间校正、不确定度类型、不确定峰的数量等4.2.3.2能量和效率曲线的调用4.2.3.3自动寻峰和手动寻峰4.2.3.4剥谱与本底扣除本底扣除可扣除的基础，无道差逐道扣处法基底计算公式直线基底、抛物线基底、积分基底直线基底的扣除公式ROI中基底面积计数ROI中总计数ROI中调整后的总计数ROI中调整后的净计数4.2.3.5光滑谱图光滑的意义光滑的公式Si＝（Oi-2+4Oi-1+6Oi+4Oi+1+Oi+2）/164.2.3.6结果计算和报告产生活度计算公式A＝An/(t×η×V×I)其中：A：样品关心核素总活度，BqAn：该核素主能峰的全峰面积净计数t：测量时间，sη：该核素主能峰的刻度效率V：样品回收，未作前处理为100%I：该核素主能峰的分支比不确定度公式4.2.4结果验证和讨论以核素衰变纲图及核素库为基础多能γ核素的各能量主能峰的相互验证母子体核素的相互验证干扰核素验证（0.5倍FWHM）4.3回收的确定没有前处理的回收为100％有前处