影响γ能谱仪谱线及能量分辨率的实验因素探究.ppt

影响能谱仪谱线及能量分辨率的实验因素探究 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望射线与物质的相互作用低能中高能高能光电效应康普顿效应电子对效应射线与物质的相互作用钠22的单色峰+湮灭峰射线全能峰0.511MeV1.275MeV可能造成影响的因素光电管两端所加的高压？多道分析仪的放大倍数？光子的能量大小？时间演化造成的影响？积分微分电路的选择？一.改变光电倍增管两端的高压全能峰与和峰无法观测！全能峰与和峰无法观测！反散射峰与反散射峰与+湮灭峰有位移、展宽且被降低！湮灭峰有位移、展宽且被降低！反散射峰+湮灭峰反散射峰反散射峰+湮灭峰一.改变光电倍增管两端的高压对计数使用对数坐标系对计数使用对数坐标系所有的峰、康普顿平台随高压增大集体拉伸！所有的峰、康普顿平台随高压增大集体拉伸！反散射峰+湮灭峰全能峰和峰一.改变光电倍增管两端的高压光电倍增管上的高压增大的时候，谱线的峰值逐渐降低！光电倍增管上的高压增大的时候，谱线的峰值逐渐降低！类似于麦克斯韦速率分布中温度增大时概率密度的变化情况！类似于麦克斯韦速率分布中温度增大时概率密度的变化情况！一.（续）能量分辨率随高压的变化关系 由于光电倍增管的光电阴极到第一倍增极，第一倍增极到第二倍增极的倍增效应中的噪声因素，一条单线(函数)展宽成了峰形函数。一.（续）能量分辨率随高压的变化关系 整个实验过程中共进行了 50组组 高斯拟合一.（续）能量分辨率随高压的变化关系 电压增大，能量分辨率增大电压增大，能量分辨率增大能量分辨率增大，意味着半高能量分辨率增大，意味着半高宽的增大速度比峰的横坐标大宽的增大速度比峰的横坐标大要使实验结果更加精确，要使实验结果更加精确，不应当使电压过大！不应当使电压过大！二.改变线性放大器的放大倍数反散射峰与反散射峰与+湮灭峰有位移但不明显，展宽的改变肉眼难以分辨！湮灭峰有位移但不明显，展宽的改变肉眼难以分辨！二.改变线性放大器的放大倍数所有的峰和康普顿平台有位移但不明显！所有的峰和康普顿平台有位移但不明显！二.改变线性放大器的放大倍数进一步探究 三.电路微分、积分状态的改变+湮灭峰湮灭峰全能峰全能峰能量分辨率能量分辨率微分微分I I微分微分IIII微分微分I I微分微分IIII积分积分I I0.0901710.0901710.088920.08892积分积分I I0.0713130.0713130.064880.06488积分积分IIII0.0885170.0885170.0912590.091259积分积分IIII0.0665710.0665710.0700930.070093峰高峰高微分微分I I微分微分IIII微分微分I I微分微分IIII积分积分I I16190161901088910889积分积分I I13671367939939积分积分IIII26597265971611216112积分积分IIII2042204213551355奇怪的现象：对角线处的能量分辨率和峰高接近且明显大于非对角线处！奇怪的现象：对角线处的能量分辨率和峰高接近且明显大于非对角线处！为使为使能谱仪的测量更加精确，应当避免同时取能谱仪的测量更加精确，应当避免同时取“微分微分I I积分积分I”I”或或“微分微分IIII积分积分II”II”四.时间演化造成的影响进一步考察t200s t200s 测量才能准确！测量才能准确！考察总的计数随时间增长的均匀性考察总的计数随时间增长的均匀性五五.考察入射考察入射光子的能量对光子的能量对能谱仪的能量分辨率影响能谱仪的能量分辨率影响+湮灭峰湮灭峰全能峰全能峰能量分辨率能量分辨率微分微分I I微分微分IIII微分微分I I微分微分IIII积分积分I I0.0901710.0901710.088920.08892积分积分I I0.0713130.0713130.064880.06488积分积分IIII0.0885170.0885170.0912590.091259积分积分IIII0.0665710.0665710.0700930.070093光子能量不同时，能量分辨率有明显的不同！光子能量不同时，能量分辨率有明显的不同！光子能量不同时能量分辨率不同的原理讨论光子能量不同时能量分辨率不同的原理讨论闪烁体的转换效率闪烁体的转换效率:光电倍增管的光收集率光电倍增管的光收集率 光阴极量子效率光阴极量子效率从光从光电电倍增管的阳极得到的倍增管的阳极得到的电电子数子数为为光阴极光阴极贡贡献的能量分辨率献的能量分辨率 光电管阴极打出电子的泊松分布的不同是光电管阴极打出电子的泊松分布的不同是造成造成+湮灭峰和湮灭峰和全能峰的能量分辨率全能峰的能量分辨率有明显不同的有明显不同的 主要原因主要原因!参考文献1戴道宣,戴乐山.近代物理实验M.北京:高等教育出版社,2006.2张小龙,余海湖.NaI(Tl)单晶能谱的蒙特卡罗模拟J.武汉理工大学学报,2010,(13):41-44.3李瑞龙,张永春,李琦.无机闪烁晶体碘化钠NaI（Tl）的现状与发展趋势J.新材料产业,2007,(9):68-71.4 郑碧华,熊正烨.在能谱测量中验证康普顿效应J.中山大学学报：自然科学版,2003,42:154-156.DOI:10.3321/j.issn:0529-6579.2003.z1.044.5Shi H X.Precise Monte Carlo simulation of gamma-ray response functions for an NaI(Tl)detectorJ.Applied Radiation&Isotopes,2002,57(4):517524.6杨福家，王炎森，卢福全.原子核物理M.上海:复旦大学出版社.7杨福家.原子物理学M.北京:高等教育出版社.谢谢大家！感谢乐永康老师、田传山老师的提供的帮助！