1、伽馬射線強(qiáng)度和能量的測(cè)量讀書報(bào)告弓|言Y射線（包括X射線）的強(qiáng)度和能譜測(cè)量是核輻射探測(cè)器的一個(gè)重要方面。在核物理的 研究中，測(cè)量原子核激發(fā)態(tài)能級(jí)、研究核的衰變綱圖、測(cè)定短的核壽命、進(jìn)行核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)研 究等都離不開對(duì)Y射線的測(cè)量。在放射性分析、技術(shù)應(yīng)用等方面都有應(yīng)用。二、Y射線測(cè)量的一般考慮Y射線的測(cè)量從獲取信號(hào)的方式看可以分為兩類：測(cè)量單個(gè)脈沖，從測(cè)量的大量脈沖事 件中得到有關(guān)入射丫射線的信息；和測(cè)量累計(jì)電流，從平均輸出電流中定出入射丫射線的強(qiáng) 度。前者使用更為普遍。對(duì)其細(xì)分。對(duì)于不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康目煞譃槿N類型：1.測(cè)量Y射線的 強(qiáng)度，常用的有G-M計(jì)數(shù)器、正比計(jì)數(shù)器、各種閃爍計(jì)數(shù)器等。2.測(cè)量丫

2、射線的能譜，典 型的以NaI （Tl）閃爍譜儀與HPGe譜儀為代表。3.測(cè)量時(shí)間信息常用有機(jī)閃爍探測(cè)器等。 對(duì)于探測(cè)的性能和指標(biāo)，主要有能量分辨率、探測(cè)效率、峰總比和峰康比、能量線性、晶體 形狀和大小的選擇。三、Y射線能譜分析和能量刻度Y射線譜形的形成，主要為光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)，其輸出能譜也比較復(fù) 雜，在能譜中形成全能峰、康普頓坪、單逃逸峰和雙逃逸峰等。除了考慮以上三種效應(yīng)外， 在實(shí)際測(cè)量中情況更復(fù)雜，還需要考慮散射光子和反散射峰、湮沒輻射峰、特征X射線、軔 致輻射、累計(jì)效應(yīng)、和峰效應(yīng)、碘逃逸峰、邊緣效應(yīng)等。歸納起來(lái)，可以分為（1）Y射線 的能量和分支比；（2）放射源的特性；（3

3、）探測(cè)器物理性質(zhì)（4）實(shí)驗(yàn)條件和環(huán)境布置為了根據(jù)Y射線的能量確定所測(cè)譜的峰位（道址），或反過(guò)來(lái)，根據(jù)所測(cè)峰位確定Y射線 的能量都需要預(yù)先對(duì)譜儀進(jìn)行能量刻度。能量刻度就是在譜儀所確定的條件下（包括譜儀的 組成元件和使用參數(shù)，如高壓、放大倍數(shù)、時(shí)間常數(shù)等），利用一組已知能量的Y源，測(cè)出 對(duì)應(yīng)能量的全能峰峰位,然后作出能量和峰位（道址）的關(guān)系曲線。有了這樣的能量刻度，那 末測(cè)到了未知Y射線的峰位即可求出Y射線的能量。根據(jù)能暈刻度結(jié)果還可以檢驗(yàn)譜儀的線 性范圍和線性好壞。四、Y射線強(qiáng)度測(cè)量與效率刻度要確定Y射線的弓魚度，必須知道探瀏器的探測(cè)效率，探測(cè)效率既與Y射線的能量有關(guān)， 又與探測(cè)器的類型、晶體的

4、大小、形狀及源與探測(cè)器的幾何位置等因素有關(guān)所以要對(duì)每- 臺(tái)譜儀單獨(dú)進(jìn)行效率刻度。全能峰法確定Y射線強(qiáng)度，根據(jù)計(jì)數(shù)脈沖的幅度分布情況，有全譜法和全能峰法。對(duì)于NaI （Tl）閃爍譜儀的效率刻度的確定，有以下方法。由本征效率和蜂總比來(lái)確定源峰探測(cè)效率源峰探測(cè)效率的實(shí)驗(yàn)測(cè)定蒙特卡羅計(jì)算NaI （Tl）效率曲線隨能量的關(guān)系對(duì)于HPGe譜儀的效率刻度原則上用確定NaI （Tl）閃爍譜儀的刻度方法也是可行的， 可根據(jù)Ge探測(cè)器的特點(diǎn)再進(jìn)一步做些討論。主要是全能峰效率和雙逃逸蜂效率、探測(cè)效率 的刻度方法、探測(cè)效率隨能量的關(guān)系。五、符合反符合譜儀單晶Y譜儀側(cè)到的能譜一般比較復(fù)雜，這是由于對(duì)每一能量尤其高能區(qū)的

5、Y射線在譜形 上都有好幾個(gè)峰(如全能峰，逃逸峰)和康普頓坪與之對(duì)應(yīng)，這樣對(duì)于包含多種能量的復(fù)雜Y 譜的分析極其困難。目前已發(fā)展了多種譜儀裝置，它們的探頭具有兩個(gè)或多個(gè)晶體并使用符 合或反符合技術(shù)，使得每一能量只產(chǎn)生一個(gè)峰或盡量增強(qiáng)某個(gè)峰而抑制譜的其它部分，這樣 測(cè)到的能譜就變得簡(jiǎn)單，持別適用于多種核素的下能譜分析。本節(jié)首先介紹幾種符合反符合 譜儀裝置，然后介紹丫能譜的符合側(cè)量，特別是多探頭符合測(cè)量方法全吸收反符合譜儀全吸收反符合譜儀能有效地抑制康普頓坪和逃逸峰,從而使單晶譜儀在所測(cè)能譜上盡量 突出全能峰。它通過(guò)兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)這種改進(jìn):盡可能采用體積大的主晶體，當(dāng)體積增大時(shí)， 可通過(guò)增大累計(jì)效應(yīng)來(lái)

6、增強(qiáng)全能峰。采用第二個(gè)包圍在主晶體外面的晶體，并使用反符合 技術(shù)。這樣僅當(dāng)主晶體單獨(dú)有輸出即相當(dāng)于在其中產(chǎn)生全能峰事件時(shí),該輸出才能被記錄和 分析；而當(dāng)兩個(gè)晶體同時(shí)有輸出，即相當(dāng)于在主晶體內(nèi)發(fā)生康普頓散射或電子對(duì)效應(yīng)并有次 級(jí)光子逸出而在外圍晶體中被吸收時(shí)，就用外圍晶體的輸出通過(guò)反符合阻止主晶體輸出的記 錄和分析為了保證譜儀的良好性能，一般說(shuō)應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：主晶體的選擇。反符合環(huán)。在幾何結(jié)構(gòu)安排上，反符合環(huán)盡可能地包住主晶體。此外還有康普頓譜儀、電子對(duì)譜儀、多探頭符合能譜儀。六、Y能譜的數(shù)據(jù)分析實(shí)際測(cè)量中Y射線的譜形是極其復(fù)雜的，其原因是除了本底與干擾等因素的影響外， 所測(cè)譜中含有多種能量

7、的強(qiáng)度不同的Y射線，這些、丫射線的單能譜加在一起都在輸出譜形 中出現(xiàn)，特別是能量很接近的Y射線,往往以重峰形式出現(xiàn)，而強(qiáng)度弱的Y譜線又容易被 強(qiáng)峰或本底所掩蓋。復(fù)雜的Y譜中往往包含幾十條甚至上千條入射丫射線的信息。所以對(duì) 測(cè)量Y射線的能譜進(jìn)行分析與處理是一個(gè)很重要的問(wèn)題。一般講，根據(jù)測(cè)量的目的，對(duì)Y譜的數(shù)據(jù)處理可分為兩類，其一是確定源發(fā)出的7射線 的能量與強(qiáng)度，從所測(cè)能量與強(qiáng)度，可獲知樣品中某元素的含量，或識(shí)別未知元素含量， 也可確定核反應(yīng)產(chǎn)生的未知Y射線等。其二是對(duì)某一核素的高激發(fā)態(tài)的退激Y譜或衰變Y 譜進(jìn)行符合分析，以確定所測(cè)Y射線在能級(jí)圖中的位置，從而建立起新的能級(jí)圖。相比而言， 前一方

8、面的內(nèi)容比較廣泛，應(yīng)用的方面很多，對(duì)Y譜的數(shù)據(jù)分析的論著也很多，詳細(xì)的論 述可參考文獻(xiàn)，后一部分的工作面相對(duì)窄些，數(shù)據(jù)分析的論著較少。以下只對(duì)數(shù)據(jù)分析中的 一些問(wèn)題作簡(jiǎn)要的論述。峰面積的求法主要有計(jì)數(shù)相加法、函數(shù)擬合法。對(duì)于NaI (Tl) Y射線譜的解析主要有逆矩陣法、權(quán)重最小二乘法。對(duì)于GeY譜的峰的分析主要包括下面步驟；譜數(shù)據(jù)的光滑;尋峰及確定待分析的峰區(qū) 范圍；選用合適的峰面積計(jì)算方法計(jì)算峰面積及峰位能量；利用效率刻度求出每個(gè)峰所 對(duì) 應(yīng)的Y射線強(qiáng)度，從而進(jìn)一步求出待測(cè)樣品的元素含量或放射性活度等。其中最主要的 是峰面積的計(jì)算。多探頭Y -Y符合的數(shù)據(jù)分析在第五節(jié)中提到的多探頭符合測(cè)量裝置中，記錄到的數(shù)據(jù)是各探測(cè)器間的Y符合數(shù)據(jù)， 并旦以逐個(gè)事件的形式記錄在磁帶上，稱為“原始事件帶。在“在線獲取”實(shí)驗(yàn)中，每次 實(shí)驗(yàn)可獲得幾十盤甚至上百盤的“原始事件帶”，實(shí)驗(yàn)完成后，對(duì)這些“原始事件帶”作 進(jìn)一步的處理與分析，稱為“離線分析”以獲得原子核的有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)隔最重要的是建立 復(fù)雜的能級(jí)圖，包括級(jí)聯(lián)躍遷關(guān)系，各躍遷的能量、強(qiáng)度，能級(jí)的壽命、自旋、宇稱等等。 數(shù)據(jù)分析要在容量較大的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，并且要有圖