在科研、生产、医疗和环境保护各方面，用γ射线的能谱测量技术，可以分析活化以后的物质各种微量元素的含量。测量γ射线的能谱最常用的仪器是闪烁谱仪，该谱仪在核物理、高能离子物理和空间辐射物理的控测中都占有重要地位。

 

n        实验原理

γ射线是原子核能级跃迁的辐射。对γ射线的能谱测量能了解原子核的结构，获得原子核内部运动的信息。

闪烁谱仪的结构如下图所示

其工作过程是当γ射线射入探头内的NaI（Tl）闪烁晶体时在晶体内部产生电离，把能量交给次级电子，在闪烁体内引起的荧光，照射支光电倍增管的光阴是，打出光电子，再经光电倍增管次阴级多次倍增所被阳极收集，在光电倍增管阴极负载上输出电压脉冲，此脉冲幅度大小与被测的γ射线能量成正比。脉冲信号通过放大器放大后进入多道分析器，从而获得γ射线的能谱。

铯137的γ射线能谱如下所示

E_b为背散射峰，一般很小，E_c为康普顿散射边界，E_e为光电峰，又称全能峰，对于¹³⁷Cs此能量为0.661Mev。

能量分辨率是γ能谱仪的重要参数。其意义如下图

定义能量分辨率η为

△V为半高宽度，V为光电峰脉冲幅度。

 

n        研究性内容:

        试设计测量—未知核素的 能谱，并研究根据所得谱数据如何推测该核素可能是何种核素。

n        思考题

用闪烁谱仪测量γ射线能谱时，要求在多道分析器的道址范围内能同时测量出¹³⁷Cs和⁶⁰Co光电峰，应如何选择合适的工作条件，在测量过程中该条件可否改变？

为满足光电峰处计数率相对误差小于2%的要求，怎样从实验中确定计数所用的时间？