核輻射探測PPT課件

1、 放射性樣品放射性樣品活度活度測量；測量； 輻射場量輻射場量的測量；的測量； 輻射能量或輻射能量或能譜能譜的測量；的測量； 輻射輻射劑量劑量的測量；的測量； 位置位置的測量的測量(輻射成像輻射成像)； 時間時間的測量；的測量； 粒子鑒別等。粒子鑒別等。第1頁/共77頁5.1 1、相對法測量和絕對法測量相對法測量和絕對法測量簡便簡便，但，但條件苛刻條件苛刻：必：必須有一個須有一個與被測樣品相同與被測樣品相同的的已知活度已知活度的的標準源，且標準源，且測量條件必須相同測量條件必須相同。：需要一個已知活度：需要一個已知活度A0標準源，在同樣條件下測量標準源和被標準源，在同樣條件下測量標準源和被測樣品

2、的計數(shù)率測樣品的計數(shù)率 n0、n， 根據(jù)根據(jù)計數(shù)率與計數(shù)率與活度成正比活度成正比，可求出樣品的活度：，可求出樣品的活度： AA0n/n0。第2頁/共77頁2、絕對測量中影響活度測量的幾個因素、絕對測量中影響活度測量的幾個因素)cos1(21sin2414000 dfg點源點源復(fù)雜復(fù)雜，需要考慮很多影，需要考慮很多影響測量的因素，但絕對測量法是活度測響測量的因素，但絕對測量法是活度測量的量的基本方法基本方法。第3頁/共77頁幾何因子幾何因子fgfg還可以表示成：還可以表示成： 因為因為, ,放射性發(fā)射的是各向同性的實際進入探放射性發(fā)射的是各向同性的實際進入探測器僅是小立體角測器僅是小立體角內(nèi)的射

3、線內(nèi)的射線. .幾何因子為幾何因子為4)1(21422rhfhg 第4頁/共77頁2) 2) (1) 對脈沖工作狀態(tài)對脈沖工作狀態(tài)：本征探測效率：本征探測效率 (2) 對電流工作狀態(tài)對電流工作狀態(tài)：靈敏度：靈敏度 積的粒子數(shù)積的粒子數(shù)單位時間內(nèi)進入靈敏體單位時間內(nèi)進入靈敏體測到的脈沖計數(shù)率測到的脈沖計數(shù)率100 入射粒子流強度入射粒子流強度值值或電壓或電壓信號電流信號電流)( 單單位位照照射射量量率率/ )(VA 有關(guān)因素：入射粒子的有關(guān)因素：入射粒子的種類種類與與能量能量；探測；探測器的種類、運行狀況、幾何尺寸；電子儀器的器的種類、運行狀況、幾何尺寸；電子儀器的狀態(tài)（如狀態(tài)（如甄別閾的大小甄

4、別閾的大?。┑取＃┑?。第5頁/共77頁3) 3) 射線從產(chǎn)生到入射到探測器的靈敏體射線從產(chǎn)生到入射到探測器的靈敏體積所經(jīng)過的積所經(jīng)過的為：為：u樣品材料本身的吸收樣品材料本身的吸收(樣品的自吸收樣品的自吸收)；u樣品和探測器之間空氣的吸收；樣品和探測器之間空氣的吸收；u探測器窗的吸收。探測器窗的吸收。第6頁/共77頁例如例如射線：射線：exIImm _0mxm物質(zhì)對這種物質(zhì)對這種的質(zhì)量吸收系數(shù)的質(zhì)量吸收系數(shù)穿過物質(zhì)的厚度穿過物質(zhì)的厚度 射線服從指數(shù)吸收規(guī)律射線服從指數(shù)吸收規(guī)律: : ffffaaaa窗窗空氣空氣自自exIIfmma _0第7頁/共77頁4) 4) 放射性樣品發(fā)射的射線可被其放射

5、性樣品發(fā)射的射線可被其周圍介周圍介質(zhì)質(zhì)所所，對測量造成影響。，對測量造成影響。散射對測量結(jié)果的影響有兩類：散射對測量結(jié)果的影響有兩類：正向散射正向散射反向散射反向散射使射向探測器靈敏區(qū)的射線使射向探測器靈敏區(qū)的射線偏偏離而不能進入離而不能進入靈敏區(qū)，使計數(shù)靈敏區(qū)，使計數(shù)率率減少減少。使原本不射向探測器的射線使原本不射向探測器的射線經(jīng)經(jīng)散射后進入散射后進入靈敏區(qū)，使計數(shù)率靈敏區(qū)，使計數(shù)率增加增加。第8頁/共77頁反射修正因子的實驗方法確定：反射修正因子的實驗方法確定：粒子在粒子在源的托板支承物源的托板支承物等上的等上的大角度散射大角度散射, ,使得使得本不在小立體角本不在小立體角內(nèi)的內(nèi)的粒子會進

6、入探測器引起粒子會進入探測器引起計數(shù)增加計數(shù)增加, ,故要修正。故要修正。nnfd計數(shù)率源沒有支承膜時測得的數(shù)率源有支承膜時測得的計沒有支承膜是理想狀態(tài)沒有支承膜是理想狀態(tài)，通常用，通常用有機膜有機膜來實現(xiàn)。來實現(xiàn)。有機膜的有機膜的Z Z較低較低, ,又很薄又很薄, ,散射可以忽略。散射可以忽略。 第9頁/共77頁5)5) 死時間修正因子死時間修正因子 ( (f ) ) nmnf 1 式中式中n 為實際測量到的計數(shù)率，為實際測量到的計數(shù)率，m為真計數(shù)為真計數(shù)率，率， 為測量裝置的分辨時間。為測量裝置的分辨時間。6)6) 本底計數(shù)率本底計數(shù)率 （nb）0sbnnn第10頁/共77頁3 3、對對

7、、 放射性樣品活度的測量方法放射性樣品活度的測量方法1) 1) 小立體角法小立體角法TbsnnA 其中：其中： ffffbagT 對于對于薄薄 放射性樣品，放射性樣品，%100 1 af1 bf對于對于厚厚 放射性樣品和放射性樣品和 放射性樣品的測放射性樣品的測量需考慮各種修正因子。量需考慮各種修正因子。修正因子多，測量誤差大，達修正因子多，測量誤差大，達510第11頁/共77頁2)2)測量裝置測量裝置小立體角法小立體角法 : :放射源或樣品與探測器之間的布置放射源或樣品與探測器之間的布置的角度。的角度。1 1、為了減少本底為了減少本底, ,探測器和樣品都放在探測器和樣品都放在鉛室鉛室內(nèi)內(nèi).

8、.鉛壁厚度一般要大于鉛壁厚度一般要大于5mm5mm2 2、為了減少散射為了減少散射, ,鉛室內(nèi)腔要鉛室內(nèi)腔要足夠空曠足夠空曠. .注意：注意：第12頁/共77頁3 3、為了減少為了減少在鉛中的韌致輻射在鉛中的韌致輻射(),(),鉛室內(nèi)壁鉛室內(nèi)壁有有一薄層鉛皮或塑料一薄層鉛皮或塑料( (厚度約為厚度約為2-5mm)2-5mm)4 4、 為了減少源的支架及托板的散射和韌致輻射為了減少源的支架及托板的散射和韌致輻射, ,它們都采用它們都采用低低Z Z材料作成材料作成. .5 5、準直器用來確定立體角準直器用來確定立體角, ,并可防止立體角以外并可防止立體角以外的射線進入探測器的射線進入探測器. .探

9、測器探測器采用采用薄云母窗薄云母窗的的鐘罩型鐘罩型G-MG-M計數(shù)計數(shù)管管. .也可以用也可以用薄窗正比管、塑料閃爍薄窗正比管、塑料閃爍探測器探測器( (加加避光鋁鉑避光鋁鉑).).第13頁/共77頁第14頁/共77頁第15頁/共77頁第16頁/共77頁第17頁/共77頁2) 2) 4 4 計數(shù)法計數(shù)法 流氣式流氣式4 正比計數(shù)器正比計數(shù)器；(適用于固態(tài)放射適用于固態(tài)放射源源) 內(nèi)充氣正比計數(shù)器內(nèi)充氣正比計數(shù)器和和液體閃爍計數(shù)器液體閃爍計數(shù)器；(適用于適用于14C、3H等低能等低能 放射性測量，將放射性測量，將14C、3H混于工作介質(zhì)中混于工作介質(zhì)中) 將將源源移到計數(shù)管移到計數(shù)管內(nèi)部內(nèi)部，使

10、計數(shù)管對源所，使計數(shù)管對源所張立體角為張立體角為，減小了，減小了散射散射、吸收吸收和和幾何幾何位置位置的影響。的影響。測量誤差小，可好于測量誤差小，可好于1。第18頁/共77頁4、 射線強度的測量射線強度的測量 射線射線強度的測量強度的測量包括包括 輻射場輻射場測量和測量和 射線放射源活度射線放射源活度的測量。同樣可以用的測量。同樣可以用相對相對測量法測量法和和絕對測量法絕對測量法測量。測量。 如能獲得如能獲得 能譜能譜，可利用，可利用 譜的譜的來來確定源活度確定源活度， 對于對于 射線同位素放射射線同位素放射源絕對測量常用源峰效率源絕對測量常用源峰效率sp 得到源活度：得到源活度：spbsn

11、nA 第19頁/共77頁符合方法符合方法： 用不同的探測器來判斷用不同的探測器來判斷兩個兩個或或兩個以上兩個以上事事件的件的的的同時性同時性或或相關(guān)性相關(guān)性的方法的方法。60Co60Ni h h e e h h 符合事件符合事件： 兩個或兩個以上在時間上相互關(guān)聯(lián)的事件。兩個或兩個以上在時間上相互關(guān)聯(lián)的事件。第20頁/共77頁1、符合方法的基本原理、符合方法的基本原理1) 符合符合(真符合真符合)用用符合電路符合電路來來選擇同時事件選擇同時事件 以以 符合裝置符合裝置為例：對一個放射源同時放為例：對一個放射源同時放出的出的 和和 射線，用兩個探測器分別測量。射線，用兩個探測器分別測量。 An A

12、n 符合計數(shù)：符合計數(shù)：conA 可得放射源的活度為：可得放射源的活度為：cnnnA 由于本底同時進入兩個探測器的幾由于本底同時進入兩個探測器的幾率很小；而級聯(lián)率很??；而級聯(lián)是相關(guān)事件，它們是相關(guān)事件，它們分別進入兩個探測器的時刻一定是同分別進入兩個探測器的時刻一定是同時的，則有：時的，則有：第21頁/共77頁(2) 反符合反符合 用用反符合電路反符合電路來來符合事件脈沖符合事件脈沖的方法的方法 反符合康普頓譜儀反符合康普頓譜儀為反符合電路的典型為反符合電路的典型應(yīng)用?？梢杂行岣叻蹇偙龋ㄈ芊迕娣e應(yīng)用?？梢杂行岣叻蹇偙龋ㄈ芊迕娣e與譜全面積之比）。與譜全面積之比）。 反符合電路反符合電路中

13、兩個輸入端分別為分析道和中兩個輸入端分別為分析道和反符合道。把要消除掉的脈沖送入反符合道，把反符合道。把要消除掉的脈沖送入反符合道，把要分析的脈沖送入分析道。只有分析道由脈沖輸要分析的脈沖送入分析道。只有分析道由脈沖輸入時反符合電路才有輸出。入時反符合電路才有輸出。h h e 第22頁/共77頁 記錄記錄入射入射 射線在探測器中能量全吸收的事件；射線在探測器中能量全吸收的事件； 而而去除去除發(fā)生康普頓散射、并且散射光子又發(fā)生發(fā)生康普頓散射、并且散射光子又發(fā)生逃逸的事件。逃逸的事件。h h e COINANTIBGOHPGe多道分析器多道分析器Gate第23頁/共77頁反符合：反符合： 消除符合

14、事件的信號消除符合事件的信號。HPGe成成形形BGO成成形形成成形形HPGeBGOOutput第24頁/共77頁第25頁/共77頁(3) 符合裝置的符合裝置的分辨時間分辨時間 符合裝置的分辨時間符合裝置的分辨時間：符合裝置所能區(qū)分的最：符合裝置所能區(qū)分的最小時間間隔小時間間隔 s，符合電路兩輸入信號時間間隔只，符合電路兩輸入信號時間間隔只要要小于小于 s，就被認為是，就被認為是同時事件同時事件給出符合信號。給出符合信號。 實際上實際上任何符合電路任何符合電路都有都有確定確定的的 s ，它的大小，它的大小與與輸入脈沖的寬度輸入脈沖的寬度有關(guān)。如下圖所示：有關(guān)。如下圖所示：第26頁/共77頁當當兩

15、個輸入脈沖兩個輸入脈沖之間的之間的時間間隔時間間隔 s時，符時，符合電路輸出一個合電路輸出一個符合脈沖。符合脈沖。反之，就沒有符反之，就沒有符合脈沖輸出。合脈沖輸出。第27頁/共77頁真符合與偶然符合真符合與偶然符合 一個原子核級聯(lián)衰變時接連放射一個原子核級聯(lián)衰變時接連放射和和射線，這射線，這一對一對、如果分別進入兩個探測器，將兩探測如果分別進入兩個探測器，將兩探測器輸出的脈沖引到符合電路輸入端時，便可輸出器輸出的脈沖引到符合電路輸入端時，便可輸出一個符合脈沖，這種一個符合脈沖，這種一個事件與另一個事件一個事件與另一個事件具有具有內(nèi)在因果關(guān)系（即相關(guān)性）的符合內(nèi)在因果關(guān)系（即相關(guān)性）的符合輸出

16、稱為輸出稱為真符真符合。合。另外也存在不相關(guān)的獨立事件相互符合，例如，另外也存在不相關(guān)的獨立事件相互符合，例如，有兩個原子核有兩個原子核同時衰變同時衰變，其中一個原子核放出的，其中一個原子核放出的粒子與另一個原子核放出的粒子與另一個原子核放出的粒子粒子同時同時分別被分別被兩個探測器所記錄，這樣的事件就不是真符合事兩個探測器所記錄，這樣的事件就不是真符合事件。這種件。這種不具有相關(guān)性的事件不具有相關(guān)性的事件間的間的符合符合稱為稱為偶然偶然符合。符合。 第28頁/共77頁偶然符合和符合分辨時間偶然符合和符合分辨時間 如前所述，凡是相繼發(fā)生在符合分辨時間以內(nèi)的如前所述，凡是相繼發(fā)生在符合分辨時間以內(nèi)

17、的兩個事件，均可能使符合裝置產(chǎn)生一次符合計數(shù)兩個事件，均可能使符合裝置產(chǎn)生一次符合計數(shù)。這與兩個事件是否有內(nèi)在因果關(guān)系無關(guān)，即符。這與兩個事件是否有內(nèi)在因果關(guān)系無關(guān)，即符合計數(shù)中包括合計數(shù)中包括真符合計數(shù)和偶然符合計數(shù)真符合計數(shù)和偶然符合計數(shù)。每當。每當在在時間間隔內(nèi)時間間隔內(nèi)存在存在兩個獨立事件引起的脈沖兩個獨立事件引起的脈沖時，時，就就可能被符合裝置作為符合事件記錄下來可能被符合裝置作為符合事件記錄下來，這種，這種符合叫做符合叫做偶然符合。偶然符合。顯然顯然符合分辨時間符合分辨時間越大，發(fā)越大，發(fā)生偶然符合的幾率越大，每道的無關(guān)事件計數(shù)率生偶然符合的幾率越大，每道的無關(guān)事件計數(shù)率越大，偶然

18、符合計數(shù)率也將越大，它們間的關(guān)系越大，偶然符合計數(shù)率也將越大，它們間的關(guān)系可推導(dǎo)如下：可推導(dǎo)如下： ：第29頁/共77頁 設(shè)有兩個設(shè)有兩個獨立獨立的的放射源放射源S1S1和和S2S2，分別用兩符合道，分別用兩符合道的探測器的探測器和和記錄。兩組源和探測器之間用記錄。兩組源和探測器之間用足足夠厚的鉛屏蔽隔開夠厚的鉛屏蔽隔開，見下圖，在這種情況下，見下圖，在這種情況下，符符合脈沖均為偶然符合。合脈沖均為偶然符合。第30頁/共77頁假設(shè)兩符合道的脈沖均為假設(shè)兩符合道的脈沖均為理想的矩形脈沖理想的矩形脈沖，其寬，其寬度為度為 。再設(shè)第。再設(shè)第道的道的平均平均計數(shù)率計數(shù)率為為n n1 1，第，第道的道的

19、平均平均計數(shù)率計數(shù)率為為n n2 2，則在，則在t t0 0時刻，第時刻，第道的一個脈沖道的一個脈沖可能與從可能與從t t0 0- - s到到t0+t0+ s時間內(nèi)進入第時間內(nèi)進入第道的脈沖發(fā)道的脈沖發(fā)生偶然符合，如下圖，其生偶然符合，如下圖，其平均偶然符合率平均偶然符合率為：為：21)2(nnnsrc 第31頁/共77頁212nnnrcs 21)2(nnnsrc 顯然，顯然，減少減少 s能夠能夠減少偶然符合幾率減少偶然符合幾率，但是減少，但是減少 到一定程度時，由于輻射進入探測器的時間與輸?shù)揭欢ǔ潭葧r，由于輻射進入探測器的時間與輸出脈沖前沿之間存在統(tǒng)計性的時間離散，則同時出脈沖前沿之間存在統(tǒng)

20、計性的時間離散，則同時事件的脈沖寬度可能因脈沖前沿的離散而大于符事件的脈沖寬度可能因脈沖前沿的離散而大于符合電路的分辨時間合電路的分辨時間 s ，則在符合電路中不會引起符，則在符合電路中不會引起符合計數(shù)，從而造成真符合的丟失。合計數(shù)，從而造成真符合的丟失。第32頁/共77頁減小偶然符合計數(shù)率的方法：減小偶然符合計數(shù)率的方法： (1)(1)減小符合減小符合分辨時間分辨時間 s，但是會影響符合效率，但是會影響符合效率 (2)(2)減小各符合道計數(shù)率減小各符合道計數(shù)率n 。61272/36001 10sec22 100 100rcsnn n 推廣：推廣：i重符合時的偶然符合計數(shù)率：重符合時的偶然符合

21、計數(shù)率：112ircsinin nn 例例：實驗測得偶然符合計數(shù)率：實驗測得偶然符合計數(shù)率 nrc =72/hr. 符合道計數(shù)符合道計數(shù)n1 =n2 =100/sec ，求分辨時間，求分辨時間 s。第33頁/共77頁 符合計數(shù)的實驗測量值中總是包含真符合計符合計數(shù)的實驗測量值中總是包含真符合計數(shù)和偶然符合計數(shù)。數(shù)和偶然符合計數(shù)。conA 真符合計數(shù)率為：真符合計數(shù)率為：22rcssnn nAA 偶然符合計數(shù)率為：偶然符合計數(shù)率為：12corcsnRnA 則，則，真偶符合比真偶符合比為：為：ccorcnnn仍以仍以 符合為例：符合為例：討論：討論：希望希望符合裝置的符合裝置的 越大越好。越大越好

22、。nnrcc0第34頁/共77頁(4) 延遲符合延遲符合 可以是可以是同時性同時性事件，也可以是事件，也可以是不同不同時性時性事件。事件。1D2Dd COIN1dD 飛行時間方法飛行時間方法(TOF)測量粒子的飛行時間。測量粒子的飛行時間。1DET 2DETCOINDELAY第35頁/共77頁2符合測量裝置符合測量裝置1)、多道符合能譜儀、多道符合能譜儀dn 加速器帶電粒子核反應(yīng)：加速器帶電粒子核反應(yīng)：3417.6MeVdHHen DET2DET1第36頁/共77頁n GATE1DET2DETCOINAMPAMPMCASCASCA符符合合道道分分析析道道n GATE第37頁/共77頁2）、）、

23、HPGe反康普頓反康普頓 譜儀譜儀第38頁/共77頁BGOGeGATEGATEHPGeBGOANTIAMPAMPMCASCASCACOINANTI第39頁/共77頁用用HPGe反康反康普頓普頓 探測器探測器測得的測得的60Co 能譜能譜第40頁/共77頁3）4- 符合裝置符合裝置n n nc 這是一種測量放射性活度的標準方法，適用這是一種測量放射性活度的標準方法，適用于帶于帶 級聯(lián)衰變的放射性核素。級聯(lián)衰變的放射性核素。第41頁/共77頁原理原理 測得測得和和的真符合計數(shù)率的真符合計數(shù)率Annnoco 0 則則 但但n noo ,n ,noo和和n ncoco與實測值之與實測值之間有許多效率因

24、子需要修正。間有許多效率因子需要修正。nnnCOA 00 測得測得和和的凈計數(shù)率的凈計數(shù)率n noo ,n ,noo。第42頁/共77頁修正因子修正因子（以下每種修正是只考慮某種修（以下每種修正是只考慮某種修正，最后綜合考慮）正，最后綜合考慮）n noo ,n ,noo和和n ncoco 分別由分別由n n.n.n.n nc c得來。得來。要進行一些修正。要進行一些修正。1)1)本底修正本底修正 nnnnnnnnncbccobb00第43頁/共77頁(2)(2) 偶然符合修正偶然符合修正 在在-級聯(lián)衰變放射源中，只有同一個核發(fā)射的級聯(lián)衰變放射源中，只有同一個核發(fā)射的和和之間的符合才是真符合之間

25、的符合才是真符合, ,而不同核之間的而不同核之間的和和之間的之間的符合為偶然符合。符合為偶然符合。 nnnnnnnnnnnnnnnssccoscoscococrc12 總的偶然符合計數(shù)率為總的偶然符合計數(shù)率為道產(chǎn)生偶然符合的計數(shù)率為道產(chǎn)生偶然符合的計數(shù)率為(n(nn ncoco) ) s sn n道產(chǎn)生偶然符合的計數(shù)率為道產(chǎn)生偶然符合的計數(shù)率為(n(nn ncoco) ) s sn n這些不參予真符合的計數(shù)就可能產(chǎn)生偶然符合這些不參予真符合的計數(shù)就可能產(chǎn)生偶然符合道不參予真符合的計數(shù)率為道不參予真符合的計數(shù)率為n nn ncoco道不參予真符合的計數(shù)率為道不參予真符合的計數(shù)率為n nn nco

26、co第44頁/共77頁(3) (3) 探測器死時間的修正探測器死時間的修正 探測器死時間能引起漏計數(shù)，所以必須把漏掉的計探測器死時間能引起漏計數(shù)，所以必須把漏掉的計數(shù)補回來。數(shù)補回來。 道道 道道 nnn0non0n0每個脈沖后有一個死時間，每個脈沖后有一個死時間，那么單位時間內(nèi)的死時間那么單位時間內(nèi)的死時間在死時間內(nèi)放射源發(fā)射的在死時間內(nèi)放射源發(fā)射的粒子數(shù)粒子數(shù)nt 00tnd 0tnd0tnd0在死時間內(nèi)發(fā)射的粒子應(yīng)在死時間內(nèi)發(fā)射的粒子應(yīng)有的但是漏掉了的計數(shù)有的但是漏掉了的計數(shù)（死時間內(nèi)的漏計數(shù)）（死時間內(nèi)的漏計數(shù)）tnd0tnd0漏計數(shù)漏計數(shù)實測的計數(shù)率實測的計數(shù)率應(yīng)該有的凈計數(shù)率應(yīng)該有

27、的凈計數(shù)率第45頁/共77頁tntnntntnndddd11000000因為， 是單位時間內(nèi)的死時間遠小于1S， ttdd和1, 1ttdd第46頁/共77頁47利用級數(shù)展定理為利用級數(shù)展定理為x1x1時時, , 則有則有xxxx32111tttntttndddddd22111100略去高次項則得略去高次項則得tntndd1100第47頁/共77頁() () 符合計數(shù)率在死時間內(nèi)得損失符合計數(shù)率在死時間內(nèi)得損失 nconco分分三種三種情況討論引起符合的漏計數(shù)：情況討論引起符合的漏計數(shù)： 第一種情況：第一種情況：當當 道正常計數(shù)，道正常計數(shù)， 道是死時間，則由道是死時間，則由于于t td d內(nèi)

28、內(nèi) 道無輸出道無輸出, ,造成符合道的漏計數(shù)為造成符合道的漏計數(shù)為ttntnnddcoco22應(yīng)有的真符合計數(shù)率為應(yīng)有的真符合計數(shù)率為實測的真符合計數(shù)率為實測的真符合計數(shù)率為則符合計數(shù)率在死時間內(nèi)的損失為則符合計數(shù)率在死時間內(nèi)的損失為第48頁/共77頁第二種情況第二種情況: :當當 道正常計數(shù)道正常計數(shù), , 道是死時間道是死時間, ,則在則在t trdrd內(nèi)內(nèi), ,由由于于 道無計數(shù)道無計數(shù), ,造成符合道漏計數(shù)為造成符合道漏計數(shù)為tntnnrdcorrdco 22 第三種情況第三種情況: : 道和道和 道同時是死時間道同時是死時間, ,符合道漏計數(shù)取決符合道漏計數(shù)取決于于 和和 中比較短者

29、。一般中比較短者。一般tdtdntttncocoddd2222ttdd右邊第三項為負是因為右邊第三項為負是因為 道和道和 道同時是死時間造成的符合道同時是死時間造成的符合計數(shù)損失已分別包含在前兩項中，所以應(yīng)把它扣除，上式計數(shù)損失已分別包含在前兩項中，所以應(yīng)把它扣除，上式可變換為可變換為tttndddco11第49頁/共77頁 同樣利用同樣利用xxxx32111略去高次項得到略去高次項得到tttndddco1若若 tnnnnttdcocodd 100 第50頁/共77頁 綜合考慮綜合考慮偶然符合偶然符合及及死時間死時間兩項修正，兩項修正，可以得到可以得到源活度源活度.)2)(1()(1 nnnn

30、nnnnAscs 這樣，只要測出這樣，只要測出三道三道的的計數(shù)率計數(shù)率及它們的及它們的本底本底計數(shù)率計數(shù)率，并事先測定各道的，并事先測定各道的死時間死時間和和符合裝置符合裝置的分辨時間的分辨時間，就可以求出，就可以求出源的活度源的活度。其它校正因素還有：其它校正因素還有： 內(nèi)轉(zhuǎn)換電子修正；內(nèi)轉(zhuǎn)換電子修正； 探測器對探測器對 靈敏度修正；靈敏度修正； 探測器對探測器對 靈敏度修正；靈敏度修正； - 符合計數(shù)修正，等。符合計數(shù)修正，等。第51頁/共77頁4) 雙雙PMTPMT液體閃爍計數(shù)器液體閃爍計數(shù)器 特點：采用特點：采用符合方法符合方法，可以，可以降低光電降低光電倍增管的噪聲倍增管的噪聲，有利

31、于，有利于低能低能 粒子核素等粒子核素等的測量。的測量。第52頁/共77頁1. 1. 能量的測量能量的測量 凡是輻射粒子的凡是輻射粒子的能量測量能量測量，探測器都，探測器都必須工作于必須工作于脈沖工作狀態(tài)脈沖工作狀態(tài)(電壓脈沖工作電壓脈沖工作狀態(tài)或電流脈沖工作狀態(tài)均可狀態(tài)或電流脈沖工作狀態(tài)均可)。在電壓。在電壓工作狀態(tài)時，脈沖幅度：工作狀態(tài)時，脈沖幅度：0CeNh 為入射粒子在探測器為入射粒子在探測器靈敏體積內(nèi)靈敏體積內(nèi)產(chǎn)產(chǎn)生的生的信息載流子的數(shù)目信息載流子的數(shù)目。N第53頁/共77頁1) 能譜能譜但實驗直接測得的是脈沖幅度譜，即但實驗直接測得的是脈沖幅度譜，即式中式中dN代表脈沖幅度落在代表

32、脈沖幅度落在hh+dh的脈沖數(shù)，的脈沖數(shù)，dN/dh表示輸出脈沖幅度為表示輸出脈沖幅度為h的的單位幅度間隔單位幅度間隔內(nèi)的內(nèi)的脈沖數(shù)脈沖數(shù)。由于由于統(tǒng)計漲落統(tǒng)計漲落，即使對同一能量的帶電粒子，也，即使對同一能量的帶電粒子，也會產(chǎn)生會產(chǎn)生不同幅度的脈沖不同幅度的脈沖，形成脈沖幅度分布。脈，形成脈沖幅度分布。脈沖幅度分布的沖幅度分布的中心值中心值對應(yīng)對應(yīng)某一入射粒子的能量某一入射粒子的能量。hdhdN/能譜的定義：能譜就是能譜的定義：能譜就是 的直方圖。的直方圖。EdEdN/實測多采用實測多采用多道脈沖幅度分析器多道脈沖幅度分析器，給出：，給出：)()(道址道址計數(shù)率計數(shù)率ixxyi第54頁/共7

33、7頁2) 譜儀的能量刻度和能量刻度曲線譜儀的能量刻度和能量刻度曲線 探測器輸出探測器輸出脈沖幅度脈沖幅度 與與入射粒子能量入射粒子能量E一般一般具有具有線性關(guān)系線性關(guān)系，這里的，這里的 指脈沖幅度分布的指脈沖幅度分布的中中心位置的幅度值心位置的幅度值。若輸出脈沖幅度與入射粒子。若輸出脈沖幅度與入射粒子能量具有良好的線性關(guān)系。則有：能量具有良好的線性關(guān)系。則有：hh21KhKE 而脈沖幅度分析器具有良好的線性，而脈沖幅度分析器具有良好的線性，hx 所以：所以：0)(ExGxE 增益，單位增益，單位為為KeV/ch零道址對應(yīng)的粒子零道址對應(yīng)的粒子能量，稱為零截能量，稱為零截第55頁/共77頁E與與

34、x的函數(shù)關(guān)系的函數(shù)關(guān)系E(x)，稱為能譜儀的稱為能譜儀的能量刻度能量刻度曲線曲線。借助于一組。借助于一組已知能量已知能量的輻射源進行的輻射源進行能量能量刻度刻度，而得到一條能量刻度曲線。橫坐標為道，而得到一條能量刻度曲線。橫坐標為道址址x，縱坐標為入射粒子的能量，縱坐標為入射粒子的能量E。xE0EG1E2E3E1x2x3x第56頁/共77頁2. 2. 能譜的測定能譜的測定1) 能量分辨率能量分辨率以金硅面壘半導(dǎo)體探測器為例。以金硅面壘半導(dǎo)體探測器為例。232221EEEE 210Po的的E 5.3MeV， E15.8KeV%3 . 01098. 253008 .153 第57頁/共77頁2)

35、能譜儀的能量刻度能譜儀的能量刻度 在測得輸出脈沖幅度譜后，必須進行在測得輸出脈沖幅度譜后，必須進行，才能確定，才能確定 粒子的能量。借助一組已知粒子的能量。借助一組已知能量的能量的 源進行能量刻度，得到一條能量刻度源進行能量刻度，得到一條能量刻度曲線。曲線。 根據(jù)脈沖幅度分布的根據(jù)脈沖幅度分布的中心位置道址中心位置道址求求出出 粒子的能量粒子的能量。 對于對于 粒子能譜的測量，要考慮到粒子能譜的測量，要考慮到 粒子與粒子與物質(zhì)相互作用的特點物質(zhì)相互作用的特點，并盡量選擇，并盡量選擇能量分辨率能量分辨率較好較好及及使用較方便使用較方便的探測器。的探測器。3) 探測器的選擇探測器的選擇 金硅面壘半

36、導(dǎo)體探測器；屏柵電離室；帶金硅面壘半導(dǎo)體探測器；屏柵電離室；帶窗的正比計數(shù)器等。窗的正比計數(shù)器等。第58頁/共77頁 由于由于 能譜是能譜是連續(xù)譜連續(xù)譜，僅存在，僅存在E max，給測量，給測量帶來困難。帶來困難。1）精確測定）精確測定 粒子能譜粒子能譜(如采用如采用磁譜儀磁譜儀)，用，用居居里描繪里描繪而求出而求出E max。也可用半導(dǎo)體探測器，。也可用半導(dǎo)體探測器，由于存在散射，會使譜形畸變，而影響測量結(jié)由于存在散射，會使譜形畸變，而影響測量結(jié)果。果。3. 3. 能譜的測定能譜的測定2）用）用吸收法吸收法測得測得 粒子的粒子的最大射程最大射程，再根據(jù)，再根據(jù)經(jīng)經(jīng)驗公式驗公式求得其求得其最大

37、能量最大能量。對。對 衰變伴有衰變伴有 射線發(fā)射線發(fā)射的樣品，一般都通過射的樣品，一般都通過 能譜的測量來確定核素能譜的測量來確定核素的含量。的含量。第59頁/共77頁1. 1. 單能單能 能譜的分析能譜的分析1) 單晶單晶 譜儀譜儀常用常用NaI(Tl)，Cs(Tl)，Ge(Li)，HPGe等探測器等探測器 主過程主過程：全能峰全能峰光電效應(yīng)所有的累光電效應(yīng)所有的累計效應(yīng)；計效應(yīng)；康普頓平臺康普頓平臺、邊沿邊沿及及多次康普頓散多次康普頓散射射；單、雙逃逸峰單、雙逃逸峰。2) 單能單能 射線的能譜射線的能譜 其他過程其他過程：和峰效應(yīng)和峰效應(yīng)；I(或或Ge)逃逸峰逃逸峰；邊緣邊緣效應(yīng)效應(yīng)(次電

38、子能量未完全損失在靈敏體積內(nèi)次電子能量未完全損失在靈敏體積內(nèi))。 屏蔽和結(jié)構(gòu)材料對屏蔽和結(jié)構(gòu)材料對 譜的影響譜的影響：散射散射及及反散射反散射峰峰；湮沒峰湮沒峰；特征特征X射線射線；軔致輻射軔致輻射。第60頁/共77頁3) 能量特征峰能量特征峰 從單能從單能 射線能譜中可以看出，射線能譜中可以看出，全能峰全能峰、單逃單逃逸峰逸峰、雙逃逸峰雙逃逸峰的的峰位所對應(yīng)的能量峰位所對應(yīng)的能量與與 射線的射線的能量能量都有確定的對應(yīng)關(guān)系，稱為都有確定的對應(yīng)關(guān)系，稱為特征峰特征峰。即：。即： EEf 全能峰全能峰KeVEEs511 單逃逸峰單逃逸峰KeVEEd1022 雙逃逸峰雙逃逸峰第61頁/共77頁(1

39、) 峰位和能量刻度峰位和能量刻度峰位峰位即特征峰的中心位置，代表即特征峰的中心位置，代表 射線的能量。射線的能量。能量刻度能量刻度：選一組能量已知的：選一組能量已知的 射線標準源，射線標準源，用用 譜儀得到特征峰的峰位與譜儀得到特征峰的峰位與 射線能量的關(guān)系，射線能量的關(guān)系，稱為對該稱為對該 譜儀的能量刻度。譜儀的能量刻度。(2) 峰寬與能量分辨率峰寬與能量分辨率峰函數(shù)峰函數(shù)：用高斯函數(shù)表示。：用高斯函數(shù)表示。222/)()()( piipeiyiy FWHM與與 的關(guān)系的關(guān)系： 355. 2 FWHM能量分辨率能量分辨率：%100 piFWHMhhEE 第62頁/共77頁(3) 源峰探測效率

40、源峰探測效率、峰面積峰面積、峰總比峰總比、峰康比峰康比源峰探測效率源峰探測效率(又稱又稱峰探測效率峰探測效率) sp峰面積峰面積 RLiipyNByNRLiip )1)(21 LRyyBRL或或峰總比：峰總比：譜的總面積譜的總面積特征峰面積特征峰面積 Tpf/峰康比：峰康比：康普頓平臺的峰值康普頓平臺的峰值全能峰的峰值全能峰的峰值 P閃爍探測器閃爍探測器半導(dǎo)體探測器半導(dǎo)體探測器第63頁/共77頁 能譜儀能量分辨率：能譜儀能量分辨率：55Fe 5.9keV137Cs 662keV60Co 1.33MeVSi(Li)4%正比計數(shù)器正比計數(shù)器17%NaI(Tl)80%7-8%5-6%Ge(Li)1.

41、3第64頁/共77頁2. 2. 譜儀裝置譜儀裝置1) 單晶單晶 譜儀。譜儀。探測器探測器放大器放大器多道分析器多道分析器計算機計算機高壓高壓第65頁/共77頁2) 全吸收反康普頓譜儀。全吸收反康普頓譜儀。主探測器主探測器符合環(huán)符合環(huán)前置放大前置放大反反符符合合帶帶門門控控的的多多道道前置放大前置放大控控制制信信號號測量信號測量信號第66頁/共77頁3) 康普頓譜儀康普頓譜儀(雙晶譜儀雙晶譜儀)。)cos1(120 cmhhheEhh 放大器放大器放大器放大器符合符合電路電路帶帶門門控控的的多多道道主探測器主探測器輔探測器輔探測器 h h測量信號測量信號門門控控信信號號第67頁/共77頁201(

42、1cos )ehEm ch 康普頓散射反沖電子能量：康普頓散射反沖電子能量：第68頁/共77頁4) 電子對譜儀電子對譜儀(三晶譜儀三晶譜儀)輔輔I輔輔II放大器放大器放大器放大器放大器放大器符符合合帶帶門門控控的的多多道道 e e測量信號測量信號門門控控信信號號第69頁/共77頁3. 3. 復(fù)雜復(fù)雜 譜的解析譜的解析1) 標準譜法標準譜法 假定：混合假定：混合 能譜是樣品組成核素的標準能譜是樣品組成核素的標準譜按各自強度的譜按各自強度的線性疊加線性疊加。必須保證：。必須保證：標準標準譜譜與與樣品譜樣品譜獲取獲取條件相同條件相同；譜儀響應(yīng)不隨計譜儀響應(yīng)不隨計數(shù)率而明顯變化數(shù)率而明顯變化。（1）剝譜法剝譜法（2）逆矩陣法逆矩陣法：樣