北京大学：《近代物理实验 Modern Physics Laboratory》课程教案（独立实验）_2-1 NaI（Tl）闪烁谱仪

2-1NaI(T1)闪烁谱仪 实验的目的要求: 1.了解闪烁谱仪的组成、工作原理和使用。 2.学习分析实验测得的Csy谱的谱形 3.测定谱仪的能量分辨率和线性。 教学内容 调整谱仪的参量(包括高压、放大和单道等),选择和固定最佳工作条 用示波器观察137Csy射线源在线性放大器的输入与输出端所形成的脉冲。 在实验室给出的光电倍增管允许的工作电压范围内,改变光电倍增管的工作 电压,观察它对脉冲图形的影响。改变各电子学单元的参量,调整谱仪的工 作条件,达到在不破坏线性条件下谱仪分辨率为最佳的工作状态。固定光电 倍增管高压。通过单道脉冲幅度分析器,测量137Cs的￥能谱图。 2.调节线性放大器的放大倍数,减小至原来的一半,使13Cs和o的全能峰 合理地分布在适当的区间内,依次测量这两个￥射线源的全能峰和反散射 峰。用最小二乘法直线拟合定出增益G和截距E 3.连接放大器和多道分析器,用多道分别测量13Cs的Y谱和增加6Co放射源 时的混合￥谱,检验谱仪工作的稳定性、能量分辨率和线性,并与使用单 道测量时得出的结果进行比较 4.选做:测量一未知源的γ射线能量 实验中可能出现的问题: 1.如何确定放大倍数(要使脉冲幅度达到实验要求)?如何读法(粗调×细 调)?应提醒注意正确读出细调的起始点。 2.测量能谱时,如何确定每个实验点的测量时间?主要考虑哪些因素?(对实 验计数的误差要求,放射源越强计数时间越短) 3.如何从示波器上观察13Cs脉冲波形图及判断谱仪能量分辨率的好坏? 4.进入单道脉冲幅度分析器的全能峰所对应的脉冲幅度应选多大?如何选择道 宽和确定阈值的改变量?(阈值的改变量要小于等于道宽) 5.谱线峰的半高宽反映什么物理问题?是否越小越好,为什么? 6.为什么实验中测得的03V处的13Ba的X射线峰比137Cs的全能峰还要高? (一定要考虑低能端强本底的影响) 7.为什么要作能量刻度?本实验如何作能量刻度? 8.为作能量刻度,需要测出3Cs和Co几个特征峰所对应的幅度,则放大倍 数需要减小至原来的二分之一,要检查和提醒如何操作。 9.反散射峰是怎样形成的?如何从实验上减小这一效应? 10.用多道测谱时,如何连接仪器?(让学生自己连,明白为什么要这样连 接)。 11.单道和多道测谱时有什么相同和不同 12.提示使用多道时测谱、寻峰、打印等功能键的使用。 13.测13Cs和6o混合源和单独测137Cs的能谱时为什么会有非常大的差 异? 如何解释这些差异? 14.若有一Y射线源具有单一能量为2MeV的Y射线,试预言其谱形

2-1 NaI（Tl）闪烁谱仪 实验的目的要求： 1. 了解闪烁谱仪的组成、工作原理和使用。 2. 学习分析实验测得的 137Cs γ谱的谱形。 3. 测定谱仪的能量分辨率和线性。 教学内容： 1． 调整谱仪的参量（包括高压、放大和单道等），选择和固定最佳工作条 件。 用示波器观察 137Csγ 射线源在线性放大器的输入与输出端所形成的脉冲。 在实验室给出的光电倍增管允许的工作电压范围内，改变光电倍增管的工作 电压，观察它对脉冲图形的影响。改变各电子学单元的参量，调整谱仪的工 作条件，达到在不破坏线性条件下谱仪分辨率为最佳的工作状态。固定光电 倍增管高压。通过单道脉冲幅度分析器，测量 137Cs 的 γ 能谱图。 2. 调节线性放大器的放大倍数，减小至原来的一半，使 137Cs 和 60Co 的全能峰 合理地分布在适当的区间内，依次测量这两个 γ 射线源的全能峰和反散射 峰。用最小二乘法直线拟合定出增益 G 和截距 E0。 3. 连接放大器和多道分析器，用多道分别测量 137Cs 的 γ 谱和增加 60Co 放射源 时的混合 γ 谱，检验谱仪工作的稳定性、能量分辨率和线性，并与使用单 道测量时得出的结果进行比较。 4．选做：测量一未知源的 γ 射线能量。 实验中可能出现的问题： 1．如何确定放大倍数（要使脉冲幅度达到实验要求）？如何读法（粗调×细 调）？应提醒注意正确读出细调的起始点。 2．测量能谱时，如何确定每个实验点的测量时间？主要考虑哪些因素？（对实 验计数的误差要求，放射源越强计数时间越短） 3．如何从示波器上观察 137Cs 脉冲波形图及判断谱仪能量分辨率的好坏？ 4．进入单道脉冲幅度分析器的全能峰所对应的脉冲幅度应选多大？如何选择道 宽和确定阈值的改变量？（阈值的改变量要小于等于道宽） 5．谱线峰的半高宽反映什么物理问题？是否越小越好，为什么？ 6．为什么实验中测得的 0.3V 处的 137Ba 的 X 射线峰比 137Cs 的全能峰还要高？ （一定要考虑低能端强本底的影响） 7．为什么要作能量刻度？本实验如何作能量刻度？ 8．为作能量刻度，需要测出 137Cs 和 60Co 几个特征峰所对应的幅度，则放大倍 数需要减小至原来的二分之一，要检查和提醒如何操作。 9．反散射峰是怎样形成的？如何从实验上减小这一效应？ 10. 用多道测谱时，如何连接仪器？（让学生自己连，明白为什么要这样连 接）。 11. 单道和多道测谱时有什么相同和不同？ 12. 提示使用多道时测谱、寻峰、打印等功能键的使用。 13. 测 137Cs 和 60Co 混合源和单独测 137Cs 的能谱时为什么会有非常大的差 异？ 如何解释这些差异？ 14. 若有一 γ 射线源具有单一能量为 2MeV 的 γ 射线，试预言其谱形