反符合法提高γ譜的峰康比

1、反符合法提高丫譜的峰康比實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?)、了解反符合方法的基本原理，及其在核物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用；(2)、用反符合屏蔽提高137Csy能譜的峰康比；實(shí)驗(yàn)儀器：主晶體-Nal(TI)閃爍晶體1塊、反符合晶體-環(huán)形塑料閃爍晶體1塊、光電倍增管 (GDB-44) 5 支、高壓電源 (FH1034A) 5 臺(tái)、低壓電源 (FH1031A) 2 臺(tái)、線性放大器 (FH1001A) 5 個(gè)、定時(shí)單道分析器 (FH1007A) 2 個(gè)、符合單 元(FH1014A) 1個(gè)、慢線性門(mén)(FH1065A) 1個(gè)、延遲放大器(FH4037) 1個(gè)、 混合相加器 (FH1018A) 1 個(gè)、定標(biāo)器 (FH1011A) 1 個(gè)

2、、多道分析系統(tǒng) (BH1324 MCA) 1 個(gè)、雙蹤示波器 (HONG HUA cos5020CH 20MHz)1 臺(tái) 137Cs 放射源 1 個(gè)三、 實(shí)驗(yàn)原理：(1)137Cs源的丫射線在閃爍體中相互作用機(jī)制丫射線的探測(cè)和丫能譜的分析是通過(guò)丫射線與物質(zhì)相互作用所產(chǎn)生的次級(jí)電 子效應(yīng)(光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng))來(lái)實(shí)現(xiàn)的。137Cs源的丫射線能量為0.662MeV，在閃爍體中只能發(fā)生光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)。當(dāng)發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，丫射線將能量直接轉(zhuǎn)移給產(chǎn)生的光電子，光電子在閃爍 體中電離引起發(fā)光， 發(fā)光強(qiáng)度與電子能量正相關(guān)， 并最終體現(xiàn)在電信號(hào)的幅度上， 在多道中出現(xiàn)在全能峰(或光電峰)的位置

3、。當(dāng)發(fā)生康普頓散射時(shí)，能量為hu的丫射線把一部分能量傳給次級(jí)電子在閃 爍體中引起電離發(fā)光，另一部分能來(lái)能量 hu由散射光子帶走。如果散射光子沒(méi) 能逃逸出閃爍晶體， 而是進(jìn)一步發(fā)生光電效應(yīng)， 在一個(gè)較短的時(shí)間間隔內(nèi)可以認(rèn) 為此過(guò)程的光電子和入射光子產(chǎn)生康普頓電子是同時(shí)的， 電子電離發(fā)光的光輸出 將迭加在一起， 與全能峰的能量相等， 最終效果是增加全能峰的計(jì)數(shù)； 如果散射 光子逃逸出了閃爍晶體， 則只有康普頓電子在晶體內(nèi)電離發(fā)光， 發(fā)光強(qiáng)度顯著變 小，偏離全能峰的道址， 因?yàn)榉礇_電子的能量是連續(xù)分布的， 對(duì)應(yīng)的發(fā)光強(qiáng)度也 是連續(xù)分布的，最終在能譜多道上呈現(xiàn)出一個(gè)“坪臺(tái)” ，即康普頓坪。(2) 丫射

4、線能譜的峰康比在小體積晶體的單晶譜儀，丫射線能量不能被全部吸收，大量康普頓散射 丫 光子逃逸出晶體，使康普頓坪區(qū)有較高的計(jì)數(shù)。當(dāng)有多種丫射線入射時(shí)，對(duì)丫射線能量的分辨及他們相對(duì)強(qiáng)度的確定都非常不利，因此低能丫射線的全能峰有可 能被高能丫射線的康普頓電子譜所淹沒(méi)。丫射線能譜的峰康比是指全能峰中心道的最大計(jì)數(shù)與康普頓坪內(nèi)的平均計(jì)數(shù) 之比，它是丫譜儀的重要性能指標(biāo)之一，標(biāo)志著存在高能強(qiáng)峰時(shí)探測(cè)低能弱峰的 能力。如果一個(gè)峰落在另一個(gè)譜線的康普頓坪上， 峰康比越大， 越便于觀察和分析。反符合屏蔽裝置的全吸收譜儀就是用來(lái)提高 丫能譜的峰康比的。（3）反符合法提高譜儀的峰康比利用反符合方法，將上述康普頓效應(yīng)

5、中反沖電子產(chǎn)生的脈沖和散射光子產(chǎn)生 的光電脈沖同時(shí)輸入反符合電路，那時(shí)反符合電路沒(méi)有脈沖輸出，即排除了同時(shí) 事件。由此減少了反沖電子產(chǎn)生的脈沖計(jì)數(shù)，達(dá)到降低康普頓電子譜的目的。反符合屏蔽全吸收譜儀的實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)圖如圖1所示。其中A是主探測(cè)器，探頭由Nal（TI）晶體、光電倍增管和前置放大器組成。B是反符合探測(cè)器，探頭由4塊塑料晶體環(huán)繞包圍Nal（TI）晶體、4個(gè)光電倍增管和4個(gè)前置放大器組 成。當(dāng)丫射線射入晶體A時(shí)，若康普頓散射后的光子逸出晶體 A，其大部分將 被晶體B吸收而記錄下來(lái)。將A、B晶體記錄的脈沖分別輸入線形脈沖放大器 II 和I，然后將此兩路脈沖同時(shí)輸入反符合電路的分析道和反符合道

6、，則反符合電 路輸出的脈沖已排除了由時(shí)間關(guān)聯(lián)的事件，既消除了主探測(cè)器A輸出脈沖中的逸 出光子事件，實(shí)驗(yàn)線路框圖如圖2所示。圖2、反符合屏蔽全吸收譜儀的實(shí)驗(yàn)線路框圖四、實(shí)驗(yàn)步驟:1 打開(kāi)低壓電源使前置放大器處于工作狀態(tài)，再打開(kāi)高壓電源預(yù)熱60s；2 調(diào)節(jié)主探頭的工作電壓和放大倍數(shù)，用示波器觀察，使放大器的輸出信 號(hào)幅度約為 6-8V ；3 分別調(diào)節(jié)外圍探頭 1到 4的工作電壓和放大倍數(shù)，并分別將各路探頭的 放大器輸出信號(hào)輸入定標(biāo)器，使 3s 的計(jì)數(shù)約為 1500。各探頭的高壓讀數(shù)應(yīng)為應(yīng) 600V-900 V 之間；4 調(diào)節(jié)符合單元中主探頭信號(hào)和外圍探頭信號(hào)的相對(duì)延遲時(shí)間，測(cè)量Nc-td曲線，每次

7、計(jì)數(shù)時(shí)間30s,確定最佳延遲時(shí)間tdo; 調(diào)節(jié)兩單道閾值，分別測(cè)量3.0 us和4.5US時(shí)（即不同閾值下測(cè)量在 Nc-td 曲線底端和頂端）的計(jì)數(shù)，比較各閾值下的 N/N值，選擇一個(gè)最大值對(duì)應(yīng)的閾值，盡可能降低閾值以增加計(jì)數(shù)同時(shí)又能有效壓制噪聲;6 把反符合輸出信號(hào)輸入慢線形門(mén)的“門(mén)輸入”端口，經(jīng)過(guò)延遲放大器的 主探頭信號(hào)輸入慢型形門(mén)的“輸入”端口，用雙蹤示波器觀察這兩路信號(hào)。改變 延遲放大器的延遲時(shí)間，使這兩路信號(hào)實(shí)現(xiàn)“同時(shí)”輸入;7 改變慢線形門(mén)的“門(mén)寬”時(shí)間，用雙蹤示波器觀察其對(duì)主探頭信號(hào)的影 響，選擇一個(gè)最優(yōu)的門(mén)寬時(shí)間;用微機(jī)多道測(cè)量有、無(wú)反符合兩種情況下的137Cs的丫能譜，比較二

8、者的 峰康比，觀察反符合法對(duì)峰康比的改進(jìn)效果;9 保存實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將高壓電源輸出全部將為 0，關(guān)閉電源，規(guī)整儀器。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析1） 系統(tǒng)工作狀態(tài)參數(shù)：主探頭 A ：高壓： 601V線形放大器放大倍數(shù)： 4x1.442=5.768 137Cs 源下的輸出信號(hào)幅度：約 7.2V1 號(hào)探頭：高壓： 1500V x 0.50 = 750 V 線性放大器放大倍數(shù)： 32x1.498=47.936 3s 內(nèi)輸出計(jì)數(shù)： 15582 號(hào)探頭：高壓： 1500V x 0.53 = 795 V 線性放大器放大倍數(shù)： 16x1.824=29.184 3s 內(nèi)輸出計(jì)數(shù)： 15143 號(hào)探頭：高壓： 1500V x

9、 0.586 = 879V 線性放大器放大倍數(shù)： 256x1.650=422.4 3s 內(nèi)輸出計(jì)數(shù)： 12914 號(hào)探頭：高壓： 1500V x 0.49 = 735 V 線性放大器放大倍數(shù)： 16x1.802=28.832 3s 內(nèi)輸出計(jì)數(shù)： 1490®延遲放大器延遲時(shí)間：6 us慢線性門(mén)門(mén)寬：2 us(2)符合單元的最優(yōu)相對(duì)延遲時(shí)間選擇I路的延遲時(shí)間固定為4us，調(diào)整另一路延遲時(shí)間tdo定標(biāo)器計(jì)數(shù)時(shí)間選擇為30s，根據(jù)表1和圖3,選擇最優(yōu)延遲時(shí)間為3.0US, 即相對(duì)延遲時(shí)間為1us。表1、符合單元的Nc-td曲線數(shù)據(jù)td (us)11.522.32.52.62.72.8Nc15

10、95915565157111544814311135801340013386td (us)2.933.13.23.33.43.53.6Nc1324213197134051334513454134311329213692td (us)3.73.844.556Nc142591503615622155321557515649圖3、符合單元的Nc-td曲線(3)單道閾值的選擇根據(jù)Nbtd曲線選擇td=3.0 us和4.5us的計(jì)數(shù)作為Nc-td曲線的谷底計(jì)數(shù)和頂 端計(jì)數(shù)，調(diào)節(jié)閾值，用定標(biāo)器計(jì)數(shù) 30s，比較閾值對(duì) N/Nd的影響。根據(jù)表2,選擇閾值為0.1，此閾值下 N/NO最大，即保證了計(jì)數(shù)又有效壓

11、 低了噪聲的影響。表2、單道閾值對(duì)有效信號(hào)符合比 N/N0的影響閾值0.0410.10.20.30.410.53.0us計(jì)數(shù)1357613126134221360713493131334.5us計(jì)數(shù)158111559115579156101544314714 N/N)14.14%15.81%13.85%12.83%12.63%10.74%(4)有、無(wú)反符合下丫能譜峰康比的比較13；Cs 的能譜參數(shù)無(wú)反符合有反符合峰位道址834857峰中心道計(jì)數(shù)21221909FWHM76.080.6分辨率9.1%9.4%谷區(qū)道區(qū)間652-692675-715谷面積108948837谷區(qū)平均計(jì)數(shù)272.35220.925坪區(qū)道區(qū)間489-52