實(shí)驗(yàn)二 野外γ能譜測(cè)量

1、野外能譜測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握野外能譜測(cè)量方法2.掌握能譜儀的使用3.學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.掌握能譜儀的使用方法2.布點(diǎn)測(cè)量U、Th、K含量3.U、Th、K含量圖和U/Th、U/K、Th/K比值圖三、實(shí)驗(yàn)原理每個(gè)放射性核素的原子核衰變到各個(gè)特定能量的激發(fā)態(tài)，以及各個(gè)激發(fā)態(tài)躍遷產(chǎn)生具有特定能量的射線，都具有固定的幾率，即每個(gè)放射性核素都有自己特有的衰變綱圖。能譜分析就是通過測(cè)量樣品中放射性核素特征射線的能量和強(qiáng)度，從而確定樣品中含有什么放射性核素和該核素的含量。放射性核素衰變放出射線與物質(zhì)相互作用主要有三種效應(yīng)：光電效應(yīng)，康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)。光電效應(yīng)：光子把它的全部能量交給核外

2、束縛電子，使之脫離原子而成為光電子。在射線能量低（小于1Mev），以及吸收物質(zhì)原子序數(shù)高的情況下，這種效應(yīng)占主要地位。如果光電子被探測(cè)器吸收，因填充內(nèi)電子殼層的空穴而產(chǎn)生的特征射線（或俄歇電子）的全部能量也交給探測(cè)器，則在探測(cè)器上沉積的能量就是入射光子的能量，在能譜上出現(xiàn)全能峰?？灯疹D效應(yīng)：光子被原子中的束縛電子或自由電子散射，飛行方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時(shí)電子受到反沖。入射光子把部分能量傳給反沖電子，能量范圍從0到極大值。反沖電子被探測(cè)器吸收，形成康普頓連續(xù)譜。散射光子保留部分能量，可能又發(fā)生新的散射過程，最后被光電吸收或逃逸。如果全部能量被吸收，也會(huì)產(chǎn)生全能峰計(jì)數(shù)。在中等射線能量（幾個(gè)Mev）范圍

3、，康普頓效應(yīng)占主要地位。電子對(duì)效應(yīng)：能量大于1.02Mev的光子在原子核庫侖場(chǎng)中產(chǎn)生正、負(fù)電子對(duì)。入射光子能量減去1.02Mev在電子對(duì)之間分配。正負(fù)電子的動(dòng)能消耗在晶體中。當(dāng)正電子動(dòng)能耗盡時(shí)，它與物質(zhì)中一個(gè)電子發(fā)生湮滅而放出二個(gè)能量為0.551 Mev的光子。這兩個(gè)光子具有三種情況：（1）兩個(gè)0.551 Mev的光子全被吸收，形成全能峰；（2）一個(gè)0.551 Mev的光子逃逸，產(chǎn)生比入射光子能量小0.551 Mev的逃逸峰；（3）二個(gè)0.551 Mev的光子都逃逸，產(chǎn)生比入射光子能量小1.02 Mev的雙逃逸峰。射線與探測(cè)器相互作用損失能量，產(chǎn)生的正負(fù)粒子在外加電場(chǎng)的作用下移動(dòng)和收集，從而得

4、到一個(gè)幅度正比于射線能量的脈沖。電脈沖信號(hào)由電子學(xué)系統(tǒng)放大、分析和計(jì)數(shù)，得到一個(gè)能譜即射線對(duì)能量的分布。根據(jù)能譜中全能峰所對(duì)應(yīng)的能量，可以定性地確定樣品中含有的放射性核素。根據(jù)被測(cè)核素 某特征射線全能峰凈面積計(jì)數(shù)率，可以定量地確定樣品中該核素的含量。鈾系(鈾鐳系)（4n+2）鈾是自然界存在的主要放射性元素礦產(chǎn)，起始放射性核素為，經(jīng)過14次衰變最后得到的是。衰變鏈如圖：釷系（4n）釷系的起始放射性核素為，經(jīng)過十次的連續(xù)衰變，最后得到的穩(wěn)定核素是。衰變鏈如圖：錒（鈾）系(4n+3)錒（鈾）系的起始放射性核素為，經(jīng)過十四次衰變，最后得到的穩(wěn)定核素是。衰變鏈如圖：經(jīng)衰變最終變成。對(duì)于地面伽馬能譜測(cè)量道譜段的選擇：鉀-40特征峰位1.46MeV，觀測(cè)道寬1.37MeV1.57MeV；鈾-238特征峰位1.76MeV，觀測(cè)道寬1.66MeV1.87MeV；釷-232特征峰位2.62MeV，觀測(cè)道寬2.41MeV2.81MeV；四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與裝置便攜式伽馬能譜儀一臺(tái)，10 米卷尺 1 根。五、實(shí)驗(yàn)步驟1.檢查儀器工作狀態(tài)和儀器靈敏度使之處于正常工作狀態(tài)，電量是否充足；2.測(cè)網(wǎng)布置（線、點(diǎn)號(hào)）5m一點(diǎn)；3.開始測(cè)量；4.將數(shù)據(jù)記錄在表格內(nèi)；時(shí)間：地點(diǎn)：測(cè)量時(shí)間：操作員：記錄員：線號(hào)點(diǎn)號(hào)鉀面積/含量鈾面積/含量釷面積/含量01025.數(shù)據(jù)處理，作出U、Th、K含量圖（X為實(shí)際測(cè)量點(diǎn)，Y軸是K、U