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1、高純鍺能譜儀認識實驗報告一、實驗目的1、了解半導體γ譜儀及相應數(shù)據(jù)采集軟件的一般操作使用方法；2、了解天然放射性核素鈾、鐳、釷、鉀和人工放射性核素137Cs、60Co等的特征γ射線譜；3、了解能量刻度方法；4、理解低本底相對法γ譜定量分析原理。二、實驗內(nèi)容認識137Cs單能源的儀器譜（復雜譜）學習用152Eu放射源進行探頭能量刻度的方法；采集并觀測226Ra的γ射線譜，認識鐳組γ射線譜的主要成份，學習伽馬譜定性分析原理；采集混合體標準源譜線，了解伽馬譜定量分析原理。三、實驗儀器高純鍺伽馬能譜儀組成：探測器（HPGe)探頭(晶體＋前置放大器＋低溫裝置)；多道脈沖幅度分析器（M
2、CA)(一般大于4000道，現(xiàn)在一般都帶有數(shù)字穩(wěn)譜功能)；計算機(譜解析軟件及定量分析軟件)示意圖：探測器（HPGe)探頭(晶體＋前置放大器＋低溫裝置)1、探測器結(jié)構(gòu)：高純鍺伽馬能譜儀探測器分為N型和P型。所有高純鍺探測器本質(zhì)上就是一個大的反轉(zhuǎn)二極管。為了放大信號，需要連接二極管和進行信號處理的電子學線路，在晶體上做出兩個接觸極。晶體上的電接觸具有兩極：較厚的鋰擴散極，即N+接觸極（幾百微米）；較薄的離子注入極，即P+極（幾百納米）。鋰接觸極較厚，因為此極是金屬鋰擴散到晶體中所形成的，厚度可控制在幾百微米的量級，晶體能夠被切割成任意形狀。然而，晶體（二極管）內(nèi)部的電場分布很
3、重要，這點使得具有實用價值的晶體形狀被限制成帶有中心圓孔的圓盤狀或圓柱體狀。圓柱體探測器的一端是封閉的，又稱為同軸探測器；而圓盤狀的探測器一般稱為平面探測器。根據(jù)所用材料類型的不同(N型或者P型)，接觸極是不同的。對于P型探測器，較厚的鋰擴散極在探測器的外表面而薄的離子注入極在內(nèi)表面。對于N型探測器，接觸極和P型恰好相反。圖1給出了兩種P型探測器晶體的示意圖；圖2給出了兩種N型探測器晶體的示意圖。圖1.P型高純鍺探測器幾何結(jié)構(gòu)示意圖。圖2.N型高純鍺探測器幾何結(jié)構(gòu)示意圖。N型同軸探測器外殼為鈹，有兩個優(yōu)點:(1)耐中子損傷能力強，通常比同樣體積的P型同軸探測器要強20倍；(
4、2)有較薄的入射窗，可探測的能量范圍為0.02~l0MeV，因此，它被稱作為GAMMA-X探測器。但是它價格較高，容易損壞。P型探測器外殼通常是不銹鋼的，吸收低能γ射線，對于低能區(qū)的分辨率不高，但是價格相比N型要便宜。2、探測器工作原理探測的射線進入靈敏區(qū)，產(chǎn)生電離，生成大量的電子-空穴對，在外加電場作用下，電子和空穴分別迅速向正負兩極漂移、被收集，在輸出電路中形成脈沖電信號半導體探測器中的電子－空穴對稱為探測器的信息載流子，3eV(半導體探測器)。多道脈沖幅度分析器（MCA)多道脈沖幅度分析器，脈沖信號幅度分布的儀器。它把脈沖信號按幅度的大小進行分類并記錄每類信號的數(shù)目。
5、主要由模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）、地址編碼器和存儲器構(gòu)成；探測器將不同能量的伽馬射線換成幅度與能量成正比的脈沖信號，輸入到ADC，轉(zhuǎn)化成數(shù)字表示，進入編有地址的存儲器中每個地址存儲器為一道，設有一個計數(shù)器。每存一次使該道讀數(shù)加一16384道，采用8192道，兩道作為一道輸出四、實驗步驟開機并穩(wěn)定半小時以上；測量137Cs標準源；測量152Eu標準源，進行能量刻度；測量鍍鐳指南針；測量樣品的特征γ射線譜。五、實驗內(nèi)容用152Eu放射源進行探頭能量刻度采集并觀測226Ra的γ射線譜，認識鐳組γ射線譜的主要成份六、實驗小結(jié)思考題：如果某一個核素放出幾種不同能量的γ射線，γ譜分析時用一種能
6、量還是用幾種能量?用幾種能量，因為同一個核素會釋放出不同能量的γ射線。如果只用一種能量會誤認為是其他核素釋放的γ射線。用γ譜分析方法測定樣品中鐳含量時，樣品為什么要密封30天以上？因為鐳樣品制成初時為粉末狀，不含氡。而鈾系中高能量的γ譜線主要來自鐳以后的核素，那么測量γ射線用以計算鐳含量的前提是鐳與氡處于放射性平衡狀態(tài)。氡的半衰期為3.825d，在密閉的容器中，經(jīng)過10倍的氡的半衰期二者即達到放射性平衡，時間為38.25d
