实验结果： 1.实验中我们一共测了 10 组数据,时间均为 600s,如下图
γ射线能谱测量表
t=600s
放大器 情况
电压 (V)
倍数
4号峰区 道址
域
计数
3号峰区 道址
域
计数
1号峰区 道址
域
计数
脉冲占总道址百
分比
900 900 900 950 951 950 980 980 980
4 64 31398 127 26966 372 20121
实验细节：
实验所用的仪器有：放射源，γ闪烁探测器，高压电源，放大器，微机 多道分析器．
实验步骤有： １测量系Байду номын сангаас准备。检查系统，预热系统设备，了解仪器操作。 ２.γ射线能谱测量。使用仪器观察γ射线能谱,选择合适的放大器电 压和放大倍数,测量γ射线能谱图. ３.谱仪的能量标定。 ４.谱仪能量分辨率计算。
长. <2>.放大器电压对放大器的影响是非线性的,但接近于线性.放大器电压
越大,能谱图越长. 故该放大器可以看作线性放大器.
结果讨论： 从原子核中发射出来的γ射线本身就是有不同的能量的，当我们用探测器去
测量时，因为有上述三种的效应存在，特别是康普顿效应的发射电子能量是连续 的，所以即使是单能的γ射线，我们从探测器中得到的信号也是连续的，应此γ 射线能谱有三个峰和一个平台，最右边的峰为全能峰，是由于光电效应贡献的， 平台是康普顿效应贡献的，1 号峰为反散射峰，是γ射线发生康普顿散射产生的， 为 X 射线峰。
康普顿效应是指入射γ射线光子与物质原子产生非弹性碰撞，一部分能量传 递给电子使其脱离原子，剩余的能量使得γ射线的能量和方向发生改变，这种改 变是连续的，故单能的γ射线入射时会产生连续能量的自由电子，并且发生康普 顿效应的几率随原子序数的增加而迅速增大，随入射γ射线能量的增大而减小， 但比光电效应减小的慢。
γ射线能谱测量
0802 班，程道辉，U200710222 0802 班，安志强，U200710210
前言： γ射线首先由法国科学家P.V.维拉德发现的，γ射线是光子，是由原子核
的衰变产生的，当原子核从激发态跃迁到较低能态或基态时，就有可能辐射出γ 射线。γ射线强度按能量分布即为γ射线能谱。通过分析γ能谱可以确定原子核 激发态的能级，对放射性分析、同位素应用及鉴定核素等方面都有重要的意义。 本实验采用闪烁探测器和多道脉冲分析器对γ射线的能量分布谱进行测量． 原子核的衰变产生γ射线，不同能级间的衰变跃迁可以产生不同能量的γ射线， 我们可以通过射线探测器对这些γ射线的能谱分析就可以推断出原子核的一些 性质。射线探测器的是根据射线与物质的相互作用规律研制的，可分为“信号型” 和“径迹型”，
6 82 23339 167 19470 499 14402
8 98 18755 202 15392 607 11319
4 88 21312 178 17752 538 13097
6 116 15536 236 12520 727 9152
8 138 12137 284 9847 892 7075
4 108 16696 224 13721 672 10068
最后是电子对效应，其是指γ射线光子在原子库伦场的作用下转化成一对正 负电子，正电子寿命很短，最后只剩下自由的负电子。这种效应只有在γ射线能 量大于 1.022MeV 时才会发生，并且能量越大效应越显著。
综上所述，当γ射线能量较小时发生光电效应，当能量大与 1MeV 是康普顿 效应占优，电子对效应只有在能量大于 1.022MeV 时才会发生，并且能量越大效 应越显著。
经过闪烁探测器后得到的电信号为电压脉冲信号，其幅值与入射的γ射线的 能量成正比，线号脉冲的个数正比于γ射线的强度。接收电信号的仪器可以分为 单道和多道脉冲分析器，其功能是通过测量不同幅值电压脉冲信号的脉冲个数来 画出入射γ射线能量与强度的关系。
单道分析器有一个下甄别电压V1 和一个上甄别电压V2 ，只有当脉冲幅值在 V1 V2 之间的信号才能通过，这样就可以测量出信号幅值在V1 V2 之间的个数， 通过改变V1 并保持V1 V2 不变，就可以测量出不同幅值所对应的个数，即为γ射
87%
组 为定标数据.
2.定标:我们测的定标数据为第十组 根据后边的理论知识,我们可以算得 3 号峰的能量值为 E=0.184MeV. 而一号和三号峰之间的道址差 n=706-232=474
每一个道址的能量
E 0.662MeV-0.184MeV 0.001008MeV 474
3.探索放大器电压和放大倍数对能谱图影响: 一开始我们想根据能谱占总道址的百分比来计算,但是其中几组数据都超
由数据表可知: 1.放大器倍数越大,能谱图越长.放大器电压越大,能谱图越长. 2.计数随着放大器倍数增加而减少.是由于放大器倍数越大,能谱图越长,而单位 时间内放射源释放出来的粒子数不变,因此计数随着放大器倍数增加而减少. 3.计数随着放大器电压增大而减小.
感想体会： 1. 通过本实验,我们了解了γ射线能谱图的特点,学习了γ射线闪烁探测器的 使用. 2.特别感谢唐老师对我们的指导.
参考文献：
唐朝群编 近代物理实验 华中科技大学物理系,2011 年 褚圣麟编 原子物理学 高等教育出版社
6 135 12159 290 9913 884 7174
8 167 9905 367 7905 不可见 不可见
45% 60% 72% 65% 85% 108% 78% 104% 140%
注:前面 9 组数据为探索放大器电压和放大倍数对γ射线曲线的影响.最后一
950
6 112 16151 232 13154 706 9623
γ射线在与物质相互作用的时候可能产生三种效应：光电效应、康普顿效应 和电子对效应，这三种效应会产生次级电子，γ闪烁探测器就是利用这些次级电 子激发电离闪烁体分子，当闪烁分子退激发时会放出大量的光子，并照射在光阴 极上产生光电子，这些光电子经过倍增管放大而产生可探测的电信号并通过电子 仪器的记录得到γ射线能谱，具体结构图如下：
线的能量与强度的关系。 多道分析器是多个单道分析器构成的，其通过给不同道数的单道以不同的下
甄别电压V1 ，从而一次性的测出整个能谱图，其中道数正比于下甄别电压V1 ，进 而正比于γ射线的能量。实验所得的能谱下图所示：
γ射线与物质相互作用有三种效应：光电效应、康普顿效应和电子对效应。 光电效应是指γ射线光子在与物质互相作用时把全部能量都给了原子中的束缚 电子，使其脱离原子发射出来，可以知道，如果入射的γ射线是单能的，则发射 的电子也会是单能的，并且发生光电效应的几率随原子序数的增加而迅速增大， 随入射γ射线能量的增大而减小。
过 100%,为估算数据,因此改用 3,4 峰道址差作为参考数据. 根据计算,我们得到下图
γ射线能谱 3,4 峰道址差随放大器电压,放大倍数变化表
4
6
8
900
63
85
104
950
90
120
146
980
116
155
200
根据表做图得到下面两个图:
我们可以看出: <1>.放大器倍数对能谱图的影响是线性的.放大器倍数越大,能谱图越
下面我们利用上面的原理简单的来讨论一下γ射线能谱的特点，因为从原子 核中发射出来的γ射线本身就是有不同的能量的，当我们用探测器去测量时，因 为有上述三种的效应存在，特别是康普顿效应的发射电子能量是连续的，所以即 使是单能的γ射线，我们从探测器中得到的信号也是连续的，就如上图所示，γ 射线能谱有三个峰和一个平台，最右边的１号峰为全能峰，是由于光电效应贡献 的，２号平台区域是康普顿效应贡献的，３号峰为反散射峰，是γ射线发生康普 顿散射产生的，４号峰为为 X 射线峰。