反符合法提高γ譜的峰康比

1、5/5反符合法提高譜的峰康比實驗?zāi)康?（）、了解反符合方法的基本原理，及其在核物理實驗中的應(yīng)用；（2)、用反符合屏蔽提高137Cs能譜的峰康比；實驗儀器：主晶體Na(Tl）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（DB44） 5支、高壓電源（FH1034A） 5臺、低壓電源(FH101A) 2臺、線性放大器(FH101） 5個、定時單道分析器（F007) 2個、符合單元（FH014A） 1個、慢線性門(F165A） 個、延遲放大器(H437) 1個、混合相加器（H1018A） 個、定標(biāo)器（FH11A) 個、多道分析系統(tǒng)(BH132MC） 1個、雙蹤示波器（HONG HUA co

2、02C 0MHz)1臺137Cs放射源1個實驗原理:137Cs源的射線在閃爍體中相互作用機(jī)制射線的探測和能譜的分析是通過射線與物質(zhì)相互作用所產(chǎn)生的次級電子效應(yīng)(光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對效應(yīng))來實現(xiàn)的。37Cs源的射線能量為062M，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，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)在電信號的幅度上，在多道中出現(xiàn)在全能峰（或光電峰）的位置.當(dāng)發(fā)生康普頓散射時，能量為的射線把一部分能量傳給次級電子在閃爍體中引起電離發(fā)光，另一部分能來能量h由散射光子帶走。如果散射光子沒能逃逸出閃爍晶體，而

3、是進(jìn)一步發(fā)生光電效應(yīng)，在一個較短的時間間隔內(nèi)可以認(rèn)為此過程的光電子和入射光子產(chǎn)生康普頓電子是同時的，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,因為反沖電子的能量是連續(xù)分布的，對應(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“坪臺”，即康普頓坪。射線能譜的峰康比在小體積晶體的單晶譜儀，射線能量不能被全部吸收，大量康普頓散射光子逃逸出晶體，使康普頓坪區(qū)有較高的計數(shù)。當(dāng)有多種射線入射時,對射線能量的分辨及他們相對強(qiáng)度的確定都非常不利,因此低能射線的全能峰

4、有可能被高能射線的康普頓電子譜所淹沒。射線能譜的峰康比是指全能峰中心道的最大計數(shù)與康普頓坪內(nèi)的平均計數(shù)之比，它是譜儀的重要性能指標(biāo)之一,標(biāo)志著存在高能強(qiáng)峰時探測低能弱峰的能力。如果一個峰落在另一個譜線的康普頓坪上,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提高能譜的峰康比的。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)中反沖電子產(chǎn)生的脈沖和散射光子產(chǎn)生的光電脈沖同時輸入反符合電路，那時反符合電路沒有脈沖輸出，即排除了同時事件。由此減少了反沖電子產(chǎn)生的脈沖計數(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驗裝置設(shè)計圖如圖1所示。其中A是主探測器,探頭由N

5、a（T）晶體、光電倍增管和前置放大器組成。B是反符合探測器,探頭由4塊塑料晶體環(huán)繞包圍aI（Tl）晶體、4個光電倍增管和4個前置放大器組成。當(dāng)射線射入晶體時,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。將、B晶體記錄的脈沖分別輸入線形脈沖放大器I和,然后將此兩路脈沖同時輸入反符合電路的分析道和反符合道，則反符合電路輸出的脈沖已排除了由時間關(guān)聯(lián)的事件，既消除了主探測器A輸出脈沖中的逸出光子事件，實驗線路框圖如圖2所示。圖1、反符合屏蔽全吸收譜儀的實驗裝置示意圖圖2、反符合屏蔽全吸收譜儀的實驗線路框圖實驗步驟： e oac（，) 打開低壓電源使前置放大器處于工作狀態(tài),再打開高

6、壓電源預(yù)熱s; eq ac（，) 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幅度約為8V; eoc（,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輸入定標(biāo)器，使3s的計數(shù)約為150。各探頭的高壓讀數(shù)應(yīng)為應(yīng)60-0之間； ac（，4） 調(diào)節(jié)符合單元中主探頭信號和外圍探頭信號的相對延遲時間，測量Nct曲線,每次計數(shù)時間30s,確定最佳延遲時間td; eq oa（,5) 調(diào)節(jié)兩單道閾值,分別測量.0us和4.5us時(即不同閾值下測量在Nct曲線底端和頂端）的計數(shù),比較各閾值下的N/N值，選擇一個最大值對應(yīng)的閾值,盡可能降低閾值以增加計數(shù)同

7、時又能有效壓制噪聲;eq oa(,） 把反符合輸出信號輸入慢線形門的“門輸入”端口，經(jīng)過延遲放大器的主探頭信號輸入慢型形門的“輸入”端口,用雙蹤示波器觀察這兩路信號。改變延遲放大器的延遲時間,使這兩路信號實現(xiàn)“同時”輸入; qoac(，7） 改變慢線形門的“門寬”時間，用雙蹤示波器觀察其對主探頭信號的影響,選擇一個最優(yōu)的門寬時間； oc（，8) 用微機(jī)多道測量有、無反符合兩種情況下的1Cs的能譜，比較二者的峰康比,觀察反符合法對峰康比的改進(jìn)效果; eq oac（，) 保存實驗結(jié)果，將高壓電源輸出全部將為，關(guān)閉電源，規(guī)整儀器。五、實驗結(jié)果和分析（1) 系統(tǒng)工作狀態(tài)參數(shù): eq ac（,1） 主探

8、頭： 高壓:601V 線形放大器放大倍數(shù)：4x1.442=5.68 137C源下的輸出信號幅度：約。2V oac（，2） 1號探頭： 高壓:5 x 0。0 750 V 線性放大器放大倍數(shù):32x。49847。6 3s 內(nèi)輸出計數(shù)：158 eq oa（，3) 2號探頭: 高壓：150V x .3 795 V 線性放大器放大倍數(shù)：6x824=2.184 3s 內(nèi)輸出計數(shù)：114 eq ac（,4) 3號探頭： 高壓：50V x 0。586 = 9V 線性放大器放大倍數(shù):256x1.650=424 3 內(nèi)輸出計數(shù):121 eq oc(，5) 4號探頭:高壓:500Vx .49 = 73 V 線性放大

9、器放大倍數(shù)：161。82=8。83 3 內(nèi)輸出計數(shù)：140 eqoac(，6) 延遲放大器延遲時間: us e oac（，7）慢線性門門寬: us（2） 符合單元的最優(yōu)相對延遲時間選擇I路的延遲時間固定為4，調(diào)整另一路延遲時間td.定標(biāo)器計數(shù)時間選擇為30,根據(jù)表1和圖3，選擇最優(yōu)延遲時間為0us，即相對延遲時間為1s。表1、符合單元的N-td曲線數(shù)據(jù)td ()1。52。32。52.272。8Nc1595955615714411113513400136td （u)2。9132333453。6Nc1324213197134051334545431132921392d (us）3.7。844.55

10、6N142591361562532155515649圖3、符合單元的Nd曲線(3） 單道閾值的選擇根據(jù)Nc-td曲線選擇td=3.0 us和4us的計數(shù)作為Nctd曲線的谷底計數(shù)和頂端計數(shù),調(diào)節(jié)閾值，用定標(biāo)器計數(shù)30s，比較閾值對/N0的影響.根據(jù)表2,選擇閾值為0。1，此閾值下N/N最大，即保證了計數(shù)又有效壓低了噪聲的影響。表、單道閾值對有效信號符合比N/N0的影響閾值0.040。10.23040。53.0us計數(shù)13731634223607493133345u計數(shù)15811511557916101514714/N1。1415.1%1。85%1。826%74%(4） 有、無反符合下3C的能譜峰康比的比較有反符合條件下的137C的能譜如圖4所示。無反符合條件下的137s的能譜如圖5所示。表3、有、無反符合下17Cs的能譜峰康比能譜參數(shù)無反符合有反符合峰位道址834857峰中心道計數(shù)122199WM76。0