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核物理实验讲义

实验名称: Si(Li) X射线谱仪
一、目的:
1.了解Si(Li)谱仪的工作原理和基本技能,初步掌握它的使用方法。

2.对谱仪进行能量刻度,计算谱仪的能量分辨率。

3.学会一种元素的分析方法—荧光分析法。

二、设备:
4.Si(Li)探测器
5.前放,主放,高压电源
6.238Pu激发源
7.Mn,Fe,Co,Cu,Zn等纯金属或氧化物片
8.待分析药品
三、步骤: 用238Pu作激发源
1.分别测(Fe,Co,Zn,Mn,Ni,Cu)特征谱,记下每种元素的Kα峰中心道的道数
和半宽度。

要求峰中心道记数误差不大于4%
2.测待分析样品特征谱。

记下Kα峰位的道址。

四、报告:
1. 由Mn,Fe,Co,Ni,Cu和Zn的k∞峰位道址与能量(由手册中查出)作能量刻度曲
线。

2. 计算各种元素的Kα峰的半宽度(以能量为单位)和能量分辨率,作出能量 E与能量分
辨率的曲线。

3. 根据待分析样品的Kα峰位和能量刻度曲线,确定该元素为何种元素。

实验名称: NaI(Tl) γ单晶闪烁谱仪
一、目的:
1. 了解NaI(Tl)γ单谱的基本结构和单能谱的形状。

2. 用一套标准源对谱仪进行能量刻度,验证分辨率和能量关系。

3. 用相对比较法测未知源的活度。

二、设备:
1.NIM插件箱供电装置。

2.FH~1034A高压,FH1001A线性放大器各一台。

3.FH1001A定标器一台。

4.FJ375 Na(Tl)γ探头一个
5.多道分析器一台
6.标准源一套,待测源一个。

三、步骤:
1选择好工作高压和放大器放大倍数,使137Cs的全能峰位于100道附近(多道分析器的道数选择为256道)。

测137Cs的全谱,定时五分钟,并记录下来(参考数:工作高压:4*150伏,放大*4)
2 用137Cs,60Co源对谱仪进行能量刻度:分别记下它们的全能峰道道址和半宽度FWHM
所对应的道数。

3 测未知源的强度:测其能谱和它的一个全能峰的面积:选出与它相应的标准源,测出同
一全能峰的面积:去掉源测本底(注意:测量时要保持能量不变,测量时间,道宽,放大倍数一相同)
注:全能峰下总计数误差<1%。

四、报告:
1. 在半对数坐标纸上画出137Cs的能谱,求出FWHM和能量分辨率。

2. 用标准源做能量刻度曲线。

并用最小二乘直线拟合,求出它的直线表达式,并求出
各峰的FWHM的能量值。

3. 鉴别未知源为何种源(说明原因),标出源活度(注意标准源的生产日期,活度,半衰
期)。

实验名称:金硅面垒α谱仪
一、目的:
1.对谱仪进行能量刻度;计算能量分辨率;
2.确定未知源的α能量;
3.测量239Pu的α能量:
二、设备:
1. FH—445A α探头架
2 .FH—42
3 电荷灵敏前置放大器,主放大器
3. S—30 多道分析器
4. 真空机械泵
5. 241Am和239Pu α源
三、步骤:
1.将241Am α源放入真空室内,抽真空。

2.连好线路,调整谱仪参数。

确定探测器的工作电压参考数,前置放大*5主放
大100*0.6
3.用标准源241Am和239Pu作能量刻度,测241Am和239Pu谱(300sec)并记录下
来,作能量刻度曲线(道址~能量),计算各峰的能量分辨率和半宽度FWHM
的能量值。

4.测未知源的α谱,记下峰位道址,由能量刻度曲线查出未知源的α能量;
5.测量239Pu的α射程R:
(1)通过活塞改变气压P,测量不同气压下峰下的面积值。

参考数:源距R0=4.4cm
在P为30—10区间,每隔5寸测一个点
10—2.5区间每隔1寸测一个点
总计数误差为4%
(2)做N~Rp曲线,求α的平均射程R
Rp是将气压为P时得空气厚度换算成大气压P0时的距离:由于
Rp∝P,设Rp=Kp,又R0=Kp0
∴Rp=(R0/P0)*p
其中R0=4.4cm。

P0=1各大气压=760mm汞柱
P与表头上示数关系为
P=P0(1-L/30)
L为表头示数(以寸为单位)
∴Rp=R0(1-L/30)
四、注意事项:
1. 注意保护探测器和源表面不受损伤,不要用手或镊子去触摸探测器和
源表面
2. 偏压不要超过150V
3. 由于标准α表面都有一层保护膜,因而α的能量有所降低,241Am的能
量由5.486降为4.8Mev,239Pu的α能量由5.155降为4.6Mev。

所以作
能量刻度时用降低后的能量值为标准。

五、报告:
1.画出241Am和239Pu的能谱,计算出能量分辨率和用能量为单位的半宽度
FWHM。

2.能量刻度曲线,求出其斜率和截距,写出能量和道数之间的表达式。

3.求未知源的α能量。

4.确定239Pu的α射程R。

实验名称: HP(Ge)γ谱仪
一、目的:
1.了解谱仪的工作原理。

2.掌握谱仪的基本性能的测量方法。

3.测量和分析未知样品的γ能谱。

二、设备:
4.HP(Ge)探测器。

5.电荷灵敏前置放大器,主放,高压电源,多谱分析器。

6.60Co,137Cs等系列标准源。

三、步骤:
7.用22Na对谱仪进行能量刻度。

8.测量60Co的γ能谱,确定1.33Mev全能峰的半宽度和峰康比。

(1) 将60Co放在探测器的轴线上离探测器表面25cm处。

(2) 测60Co的γ能谱,要求1.33Mev全能峰中心道记数误差达到2%。

(3) 求出1.33Mev的半宽度(以Kev为单位)和能量分辨率。

(4) 确定峰康比P=N(x0)/N0,N(x0) 为1.33Mev峰的中心道处的记数,N0为康普顿
坪区(从1040Kev到1096Kev)的平均记数。

9.确定谱仪对1.33Mev全能峰的相对效率ε=Ag/An
Ag为1/33Mev全能峰下的总面积数,误差<1%
An为3寸*3寸NaI(Tl)的1.33Mev全能峰的总面积数,可按如下公式计算: An=1.20*10-3S*T
S为60Co源现在的强度(根据源的生产日期,活度,半衰期来计算),T为测量银
的活时间。

10.定出未知样品中各谱线的能量和相对强度。

(1)测量未知样品的能量谱,要求各谱线中心道记数误差不大于2%
(2)用描图仪画下全谱。

(3)再图上标出各峰的能量和相对强度。

四、报告
11.计算1.33Mev的半宽度(以Kev为单位),能量分辨率和峰康比。

12.计算谱仪对1.33Mev峰的相对效率。

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