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γ射线能谱的测量【摘要】某些物质的原子核能够发生衰变，放出我们肉眼看不见也感觉不到的射线，γ射线产生的原因正是由于原子核的能级跃迁。
我们通过测量γ射线的能量分布，可确定原子核激发态的能级，这对于放射性分析，同位素应用及鉴定核素等都有重要意义。
因此本实验通过使用γ闪烁谱仪测定不同的放射源的γ射线能谱。
同时学习和掌握γ射线与物质相互作用的特性,并且测定窄束γ射线在不同物质中的吸收系数μ。
【关键词】γ射线能谱γ闪烁谱仪【引言】从1896年的法国科学家贝可勒尔发现放射性现象开始，经过居里夫人等一系列科学家对一些新放射性元素的发现及其性质进行研究的杰出工作后，人类便进入了对原子核能研究、利用的时代。
而原子核衰变能放出α、β、γ三种射线，这些射线可以通过仪器精确测量。
本次实验主要研究γ射线，通过对γ射线谱的研究可了解核的能级结构。
γ射线有很强的穿透力，工业中可用来探伤或流水线的自动控制。
人体受到γ射线照射时，γ射线可以进入到人体的内部，并与体内细胞发生电离作用，电离产生的离子能侵蚀复杂的有机分子，如蛋白质、核酸和酶，它们都是构成活细胞组织的主要成份，一旦它们遭到破坏，就会导致人体内的正常化学过程受到干扰，严重的可以使细胞死亡。
因此本次实验研究了不同材料对于γ射线的吸收情况这是非常具有实际意义的，比如在居民区制造防空洞的时候可以使用一定厚度的抗辐射材料确保安全，而且在核电站、军事防护地以及放射源存放处等地方我们都有必要使用防辐射材料。
γ射线与物质的相互作用主要是光电效应、康普顿散射和正、负电子对产生这三种过程，如下图所示。
本实验主要研究的是窄束γ射线在物质中的吸收规律。
所谓窄束γ射线是指不包括散射成份的射线束，仅由未经相互作用或称为未经碰撞的光子所组成。
窄束γ射线再穿过物质时，由于上述三种效应，其强度就会减弱，这种现象称为γ射线的吸收。
γ射线强度随物质厚度的衰减服从指数规律。
本次实验仪器如下：NaI 闪烁谱仪，γ射线源137Cs 和60Co ，高压电源放大器，Pb,Al 吸收片各四片，计算机NaI(TI)闪烁探测器的结构如下图所示。
丫射线的吸收一、实验目的：1. 了解丫射线在物质中的吸收规律。
2. 掌握测量丫吸收系数的基本方法。
、实验原理：1. 窄束丫射线在物质中的吸收规律。
Y 射线在穿过物质时， 会与物质发生多种作用， 主要有光电效应，康普顿效应和电子对 效应，作用的结果使 Y 射线的强度减弱。
准直成平行束的 丫射线称为窄束 Y 射线，单能窄束 Y 射线在穿过物质时，其强度的 减弱服从指数衰减规律，即：⑴其中|0为入射Y 射线强度，|x 为透射Y 射线强度，X 为Y 射线穿透的样品厚度， 卩为 T ^I x /1。
与厚度X 的关系曲线，便可根据(1)式内部组织病变的诊断和治疗，如 x 光透视，x 光CT 技术，对肿瘤的放射性治疗等。
图1表示铅、锡、铜、铝材料对丫射线的线性吸收系数 □随能量E线性吸收系数。
用实验的方法测得透射率 求得线性吸收系数 4值。
为了减小测量误差，提高测量结果精度。
合来求解。
实验上常先测得多组|x 与X 的值，再用曲线拟则:In I x=I n 10 — A x 由于 可得：Y 射线与物质主要发生三种相互作用，三种相互作用对线性吸收系数 (2)4都有贡献，» ph 为光电效应的贡献， 巴为康普顿效应的贡献，丫光子的能量E r 有关，而且还与材料的原子序数、 能量相同的 Y 射线不同的材料、 4也有不同的值。
医疗上正是根据这一原理，来实现对人体式中 的值不但与LIP 为电子对效应的贡献。
它们原子密度或分子密度有关。
对于Y 变化关系。
hU出、谢.册、粗时*斯维的吗临的氏痰图中横座标以 Y 光子的能量 h u 与电子静止能量 mc 2的比值为单位，由图可见，对于铅低 能Y 射线只有光电效应和康普顿效应，对高能 Y 射线，以电子对效应为主。
为了使用上的方便，定义 卩m =卩/p 为质量吸收系数，P 为材料的质量密度。
则（1）式可 改写成如下的形式:I X = 10e"m式中X m =X P ，称为质量厚度，单位是半吸收厚度X i/2：物质对Y 射线的吸收能力也常用半吸收厚度来表示， 其定义为使入射 Y 射线强度减弱到一半所需要吸收物质的厚度。
γ能谱及γ射线的吸收实验目的:学习闪烁γ谱仪的工作原理和实验方法，研究吸收片对γ射线的吸收规律。
实验原理:γ射线与物质的相互作用γ射线与物质原子之间的相互作用主要有三种方式：光电效应、康普顿散射、电子对效应。
1）光电效应当能量γE 的入射γ光子与物质中原子的束缚电子相互作用时，光子可以把全部能量转移给某个束缚电子，使电子脱离原子束缚而发射出去，光子本身消失，发射出去的电子称为光电子，这种过程称为光电效应．发射出光电子的动能i e B E E -=γ （1）i B 为束缚电子所在壳层的结合能。
原子内层电子脱离原子后留下空位形成激发原子，其外部壳层的电子会填补空位并放出特征X 射线。
例如L 层电子跃迁到K 层，放出该原子的K 系特征X 射线。
2）康普顿效应γ光子与自由静止的电子发生碰撞，而将一部分能量转移给电子，使电子成为反冲电子，γ光子被散射改变了原来的能量和方向。
计算给出反冲电子的动能为)cos 1(1)cos 1()cos 1(20202θθθγγγγ-+=-+-=E cm E E c m E E e （2）式中20c m 为电子静止质量，角度θ是γ光子的散射角，见图2.2.1-2所示。
由图看出反冲电子以角度φ出射，φ与θ间有以下关系：2tan 1cot 20θϕγ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=c m E （3） 由式（2）给出，当 180=θ时，反冲电子的动能e E 有最大值：γγE cm E E 2120max +=（4）这说明康普顿效应产生的反冲电子的能量有一上限最大值，称为康普顿边界E C 。
3）电子对效应当γ光子能量大于202c m 时，γ光子从原子核旁边经过并受到核的库仑场作用，可能转化为一个正电子和一个负电子，称为电子对效应。
此时光子能量可表示为两个电子的动能与静止能量之和，如202c m E E E e e ++=-+γ （5）其中MeV c m 02.1220=。
综上所述，γ光子与物质相遇时，通过与物质原子发生光电效应、康普顿效应或电子对效应而损失能量，其结果是产生次级带电粒子，如光电子、反冲电子或正负电子对。
3系08级 姓名：方一 日期：6月12日 PB08206045实验题目: γ能谱及γ射线的吸收实验目的:学习闪烁γ谱仪的工作原理和实验方法，研究吸收片对γ射线的吸收规律。
实验原理:γ射线与物质的相互作用γ射线与物质原子之间的相互作用主要有三种方式：光电效应、康普顿散射、电子对效应。
1）光电效应当能量γE 的入射γ光子与物质中原子的束缚电子相互作用时，光子可以把全部能量转移给某个束缚电子，使电子脱离原子束缚而发射出去，光子本身消失，发射出去的电子称为光电子，这种过程称为光电效应．发射出光电子的动能i e B E E -=γ （1）i B 为束缚电子所在壳层的结合能。
原子内层电子脱离原子后留下空位形成激发原子，其外部壳层的电子会填补空位并放出特征X 射线。
例如L 层电子跃迁到K 层，放出该原子的K 系特征X 射线。
2）康普顿效应γ光子与自由静止的电子发生碰撞，而将一部分能量转移给电子，使电子成为反冲电子，γ光子被散射改变了原来的能量和方向。
计算给出反冲电子的动能为)cos 1(1)cos 1()cos 1(20202θθθγγγγ-+=-+-=E cm E E c m E E e （2）式中20c m 为电子静止质量，角度θ是γ光子的散射角，见图2.2.1-2所示。
由图看出反冲电子以角度φ出射，φ与θ间有以下关系：2tan 1cot 20θϕγ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=c m E （3） 由式（2）给出，当 180=θ时，反冲电子的动能e E 有最大值：γγE cm E E 2120max +=（4）这说明康普顿效应产生的反冲电子的能量有一上限最大值，称为康普顿边界E C 。
3）电子对效应当γ光子能量大于202c m 时，γ光子从原子核旁边经过并受到核的库仑场作用，可能转化为一个正电子和一个负电子，称为电子对效应。
此时光子能量可表示为两个电子的动能与静止能量之和，如202c m E E E e e ++=-+γ （5）其中MeV c m 02.1220=。
材料物理08-1 XX 同组者：XXX 指导老师：XXX 实验日期：2010年04月11号实验9-3 γ射线的吸收与物质吸收系数的测定测量物质对γ射线的吸收规律，不仅有助于了解γ射线与物质的相互作用机理，而且，作为一种重要的实验方法，在许多科学领域都发挥着巨大的作用。
例如，为了有效地屏蔽γ辐射，需要根据物质对γ射线的吸收规律来选择合适的材料及厚度，反之，利用物质对γ射线的吸收规律可以进行探伤及测厚等。
【实验目的】1、进一步认识γ射线与物质相互作用的规律。
2、测量不同能量的窄束γ射线在不同物质中的吸收系数。
【实验原理】γ射线与物质发生作用时，主要有三种效应：光电效应、康普顿效应和电子对效应。
对于低能γ射线，与物质的作用以光电效应为主，如果γ射线能量接近1MeV ，康普顿效应将占主导地位，而当γ射线能量超过1.02MeV 时，就有可能产生电子对效应。
准直成平行束的γ射线，通常称为窄束γ射线。
单能的窄束γ射线在穿过物质时，由于上述三种效应，其强度会减弱，这种现象称为γ射线的吸收。
γ射线强度的衰减服从指数规律，即x x N e I e I I r μσ--==00 （9-3-1）其中I 0和I 分别是穿过吸收物质前、后的γ射线强度，x 是γ射线穿过吸收物质的厚度（单位为㎝），σr 是光电、康普顿、电子对三种效应截面之和，N 是吸收物质单位体积中原子数，μ是吸收物质的线性吸收系数（N r σμ=，单位为㎝-1）。
显然μ的大小反映了吸收物质吸收γ射线能力的大小。
需要注意的是，由于γ射线与吸收物质相互作用的三种效应的截面都是随入射γ射线的能量γE 和吸收物质的原子序数Z 而变化，所以线性吸收系数μ是吸收物质的原子序数Z 和γ射线能量γE 的函数。
考虑到σr 是光电、康普顿、电子对三种效应截面之和，那么线性吸收系数μ就可以表示为p c ph μμμμ++= （9-3-2）式中ph μ、c μ、p μ分别为光电、康普顿、电了对效应的线性吸收系数，且⎪⎩⎪⎨⎧∝∝∝25ZZZpcphμμμ（9-3-3）从中可以看出线性吸收系数μ与吸收物质的原子序数Z之间的复杂关系。
γ射线能谱的测量以及物质吸收系数的μ测定陈媛媛物理091班09180104摘要本实验通过使用相对论效应实验谱仪来测量γ能谱，并求出各项指标，分析谱形。
介绍了NaI(Tl)单晶Υ闪烁体整套装置的操作、调整和使用，通过窄束γ射线在物质中的的能谱分析，得出吸收规律及测量其在不同物质中的吸收系数。
关键字γ能谱吸收系数μ吸收规律引言γ射线有很强的穿透力，工业中可用来探伤或流水线的自动控制。
γ射线对细胞有杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤。
γ射线是原子核从激发态跃迁到较低能态或基态时所发出的一种辐射，其辐射的能量由原子核跃迁前后两能级的能量之差决定。
由于γ射线的能量与原子核激发态的能级密切相关，因此，γ射线能量的测量对于了解原子核的结构、获得原子核内部的信息是一个十分重要的途径。
研究γ射线对不同物质的吸收规律和吸收系数对与γ射线在不同的领域中的运用有着不可或缺的作用。
我们作为物理系的学生对于这些测量方法和作用要有一定的认识。
正文一．实验原理1.1γ射线能谱的原理从原子核中发射出来的γ射线有不同的能量，在与物质相互作用的时候可能产生三种效应：光电效应、康普顿效应和电子对效应，均会产生次级电子，NaI （T1）单晶γ闪烁谱仪利用这些次级电子激发电离闪烁体分子，当闪烁分子退激发时会放出大量的光子照射在光阴极上产生光电子，这些光电子经过倍增管放大而产生可探测的电信号并通过电子仪器的记录得到γ射线能谱。
经过闪烁探测器后得到的电信号为电压脉冲信号，其幅值与入射的γ射线的能量成正比，信号脉冲的个数正比于γ射线的强度。
能谱图中，横坐标CH表示道数，与能量成正比，纵坐标表示强度（射线的密集程度），与计数成正比。
1.2物质吸收系数μ的测定窄束γ射线在穿过物质时被吸收，强度随物质厚度的衰减服从指数规ln ln mN R N μρ=-+/0()m R I R I eμρ-=律，即xNxeI eI I r μσ--==00I 0、I 分别是穿过物质前、后的γ射线强度，x 是γ射线穿过的物质的厚度（单位cm ），σr 是光电、康普顿、电子对三种效应截面之和，N 是吸收物质单位体积中的原子数，μ是物质的线性吸收系数。
γ能谱法标准γ能谱法是一种通过测量γ射线的能量分布来分析物质成分和结构的方法。
它具有高灵敏度、高分辨率和高准确性的特点，被广泛应用于环境监测、材料科学、核物理等领域。
为了确保γ能谱法测量的准确性和可靠性，需要制定相应的标准来规范实验操作和数据处理。
一、实验设备标准探测器：选择具有高探测效率、低本底噪声和稳定性能的探测器，如高纯锗探测器、闪烁计数器等。
屏蔽材料：采用适当的屏蔽材料，如铅、铜等，以减少外部γ射线和宇宙射线的干扰。
校准源：使用已知活度和能量的校准源，对探测器进行能量和效率校准，确保测量结果的准确性。
二、实验操作标准样品制备：根据实验需求，选择合适的样品制备方法，如研磨、压片等，以获得均匀的样品。
测量时间：根据样品的活度和探测器的性能，确定合适的测量时间，以确保足够的计数统计量。
背景测量：在没有样品的情况下进行背景测量，以扣除探测器本底和环境干扰对测量结果的影响。
数据记录：详细记录实验过程中的各种参数，如测量时间、源到探测器的距离、探测器的温度和电压等，以便后续的数据处理和分析。
三、数据处理标准能谱分析：利用专业的能谱分析软件，对测量得到的γ能谱进行平滑、去噪和寻峰处理，以获得准确的峰位和峰面积信息。
效率校正：根据探测器的能量响应和效率曲线，对测量结果进行效率校正，以消除探测器对不同能量γ射线的探测效率差异。
放射性核素识别：通过比对已知核素的γ射线能量和强度信息，识别样品中的放射性核素种类。
活度计算：根据识别出的核素种类和其对应的γ射线强度，结合相应的半衰期信息，计算样品中各核素的活度。
四、质量控制标准定期校准：定期对探测器和能谱分析系统进行校准，以确保其性能和测量结果的稳定性。
重复测量：对同一样品进行多次重复测量，以评估测量结果的稳定性和可靠性。
结果比对：将不同实验室或不同方法获得的测量结果进行比较和分析，以验证γ能谱法的准确性和适用性。
通过以上标准的制定和执行，可以确保γ能谱法测量的准确性和可靠性，为相关领域的研究和应用提供有力的技术支持。
γ能谱测量方法的意义γ能谱测量方法的意义引言γ射线是一种高能电磁辐射，具有穿透力强、能量高等特点，因此在广泛的应用领域中都具有重要的作用。
γ射线的能谱测量是对γ射线辐射研究的重要手段，可以通过测量γ射线的能量分布来了解γ辐射源的性质和特点。
本文将探讨γ能谱测量的意义以及其在不同领域中的应用。
一、γ能谱测量的意义1. 确定γ辐射源的能量分布γ能谱测量可以用于确定γ辐射源的能量分布情况。
通过测量γ射线的能量分布，可以确定γ辐射源辐射的特征能量，从而了解γ辐射源的性质和特点。
在核能源领域中，γ能谱测量可以用于鉴定放射性核素的种类和含量，从而保证核能源的安全运输和处理。
2. 研究物质的结构和性质γ能谱测量可以用于研究物质的结构和性质。
不同物质对γ射线的吸收和散射特性不同，通过测量γ能谱可以了解物质的成分、密度等信息。
在材料科学和生物医学领域中，γ能谱测量可以用于分析样品的成分和组织结构，从而为材料制备和疾病诊断提供依据。
3. 监测环境辐射安全γ能谱测量可以用于监测环境辐射安全。
通过测量γ射线的能谱，可以了解周围环境中γ辐射的强度和能量分布情况，从而评估辐射对人体的危害程度。
在核能、天然辐射区等高辐射环境中，γ能谱测量可以用于监测辐射水平，确保人员的安全。
二、γ能谱测量的方法1. 自发光谱法自发光谱法是一种基于物质本身发出的γ射线来测量γ能谱的方法。
这种方法通常需要将样品置于一个低辐射环境中，使其自发放射出γ射线。
然后通过探测器测量γ射线的能量分布，得到γ能谱。
这种方法适用于光谱精细、样品较小的情况，例如研究放射性核素的衰减特性和核材料的辐射性。
2. 光、电子谱法光、电子谱法是一种利用光、电子激发γ射线来测量γ能谱的方法。
这种方法通常需要使用光、电子源来激发样品发出γ射线，然后通过探测器测量γ射线的能量分布，得到γ能谱。
这种方法适用于研究光电材料的能量级和能带结构等。
3. 散射光谱法散射光谱法是一种通过散射γ射线来测量γ能谱的方法。
γ射线能谱测量实验报告篇一：γ射线能谱的测量及γ射线的吸收γ射线能谱的测量及γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定【摘要】原子核从激发态跃迁到较低能级或基态跃迁能产生γ射线，实验，将γ射线的次级电子按不同能量分别进行强度测量，从而得到γ辐射强度按能量的分布。
并通过测量γ射线在不同物质中的吸收系数，了解γ射线在不同物质中的吸收规律。
【关键字】γ闪烁谱仪γ射线能谱物质吸收系数当今的世界，以对核技术进行了相当广泛的运用。
从1896年法国科学家A.H.Becquerel发现放射性现象开始，经过M.Curie一些新放射性元素的发现及其性质进行研究后，人类便进入了原子核科学时代。
在原子核发生衰变时，会发出α、β、γ射线，核反应时会产生各种粒子。
人们根据射线粒子与物质相互作用的规律，研制了各种各样的探测器。
这些探测器大致可以分为“信号型”和“径迹型”两大类。
径迹型探测器能给出粒子运动的径迹，有的还能测出粒子的速度、性质等，如核乳胶、固体径迹探测器、威尔逊云室、气泡室、多丝正比室等。
而信号型探测器根据工作物质和原理的不同，又可分为气体探测器、半导体探测器、闪烁探测器。
其中闪烁探测器的工作物质是有机或无机的晶体闪烁体，射线与闪烁体相互作用，会使其电离激发而发射荧光。
从闪烁体出来的光子与光电倍增管的光阴极发生光电效应而击出光电子，光电子在管中倍增，形成电子流，并在阳极负载上产生电信号。
如NaI(TI)单晶γ探测器。
γ射线是由原子核的衰变产生的，当原子核从激发态跃迁到较低能态或基态时，就有可能辐射出不同能量的γ射线。
人们已经对γ射线进行了很多研究，并在很多方面加以运用。
像利用γ射线杀菌，γ探伤仪等。
然而不恰当的使用γ射线也会对人类产生一定的危害。
γ射线的穿透力非常强，如果在使用过程中没有有效的防护，长时间被放射性元素照射的话可能发生细胞癌变。
在对γ射线进行了大量的研究后发现，按能量的不同，可以对其进行强度测量，从而得到γ辐射强度按能量的分布（能谱）。
3系08级 姓名：方一 日期：6月12日 PB08206045实验题目: γ能谱及γ射线的吸收实验目的:学习闪烁γ谱仪的工作原理和实验方法，研究吸收片对γ射线的吸收规律。
实验原理:γ射线与物质的相互作用γ射线与物质原子之间的相互作用主要有三种方式：光电效应、康普顿散射、电子对效应。
1）光电效应当能量γE 的入射γ光子与物质中原子的束缚电子相互作用时，光子可以把全部能量转移给某个束缚电子，使电子脱离原子束缚而发射出去，光子本身消失，发射出去的电子称为光电子，这种过程称为光电效应．发射出光电子的动能i e B E E -=γ （1）i B 为束缚电子所在壳层的结合能。
原子内层电子脱离原子后留下空位形成激发原子，其外部壳层的电子会填补空位并放出特征X 射线。
例如L 层电子跃迁到K 层，放出该原子的K 系特征X 射线。
2）康普顿效应γ光子与自由静止的电子发生碰撞，而将一部分能量转移给电子，使电子成为反冲电子，γ光子被散射改变了原来的能量和方向。
计算给出反冲电子的动能为)cos 1(1)cos 1()cos 1(20202θθθγγγγ-+=-+-=E cm E E c m E E e （2）式中20c m 为电子静止质量，角度θ是γ光子的散射角，见图2.2.1-2所示。
由图看出反冲电子以角度φ出射，φ与θ间有以下关系：2tan 1cot 20θϕγ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=c m E （3） 由式（2）给出，当 180=θ时，反冲电子的动能e E 有最大值：γγE cm E E 2120max +=（4）这说明康普顿效应产生的反冲电子的能量有一上限最大值，称为康普顿边界E C 。
3）电子对效应当γ光子能量大于202c m 时，γ光子从原子核旁边经过并受到核的库仑场作用，可能转化为一个正电子和一个负电子，称为电子对效应。
此时光子能量可表示为两个电子的动能与静止能量之和，如202c m E E E e e ++=-+γ （5）其中MeV c m 02.1220=。
综上所述，γ光子与物质相遇时，通过与物质原子发生光电效应、康普顿效应或电子对效应而损失能量，其结果是产生次级带电粒子，如光电子、反冲电子或正负电子对。
次级带电粒子的能量与入射γ光子的能量直接相关，因此，可通过测量次级带电粒子的能量求得γ光子的能量。
闪烁γ能谱仪2.1、闪烁谱仪的结构框图及各部分的功能闪烁谱仪的结构框图示于图2.2.1-3中，它可分为闪烁探头、供电与信号放大模块、计算机数据采集系统等三部分。
以下分别介绍各部分的功能。
（1）闪烁探头闪烁探头包括闪烁体、光电倍增管、分压电路以及屏蔽外壳。
实验中测量γ能谱多使用无机闪烁体如NaI(T1)晶体。
闪烁体的功能是在次级带电粒子的作用下产生数目与入射γ光子能量相关的荧光光子。
这些荧光光子被光导层引向光电倍增管，并在其光敏阴极再次发生光电效应而产生光电子，这些光电子经过一系列倍增极的图2.2.1-3 闪烁能谱仪结构框图倍增放大，从而使光电子的数目大大增加，最后在光电倍增管的阳极上形成脉冲信号。
脉冲数目是和进入闪烁体γ光子数目相对应的。
而脉冲的幅度与在闪烁体中产生的荧光光子数目成正比，从而和γ射线在闪烁体中损失的能量成正比。
整个闪烁探头应安装在屏蔽暗盒内以避免可见光对光电倍增管的照射而引起损坏。
（2）供电与信号放大模块高压电源通过分压电路为光电倍增管阳极和各倍增极提供工作电压。
由于探头输出的脉冲信号幅度很小，需要经过线性放大器将信号幅度按线性比例进行放大，一般输入脉冲的极性正或负均可，输出脉冲均为正极性，放大倍数可通过十圈电位器连续调节。
（3） 计算机数据采集系统数据采集系统包括多道脉冲幅度分析器及其软件。
多道脉冲幅度分析器的功能是将输入的脉冲按其幅度不同分别送入相对应的道址（即不同的存贮单元）中，通过软件可直接给出各道址（对应不同的脉冲幅度）中所记录的脉冲数目，因此测量能谱就非常方便。
闪烁γ能谱仪正是利用γ光子与闪烁体相互作用时产生次级带电粒子，进而由次级带电粒子引起闪烁体发射荧光光子，通过这些荧光光子的数目来推出次级带电粒子的能量，再推出γ光子的能量，以达到测量γ射线能谱的目的。
2.2、γ能谱的形状闪烁γ能谱仪可测得γ能谱的形状，图2.2.1-6所示是典型Cs 137的γ射线能谱图。
图的纵轴代表各道址中的脉冲数目，横轴为道址，对应于脉冲幅度或γ射线的能量。
从能谱图上看，有几个较为明显的峰，光电峰e E ，又称全能峰，其能量就对应γ射线的能量γE 。
这是由于γ射线进入闪烁体后，由于光电效应产生光电子，能量关系见式（1），其全部能量被闪烁体吸收。
光电子逸出原子会留下空位，必然有外壳层上的电子跃入填充，同时放出能量i z B E =的X 射线，一般来说，闪烁体对低能X 射线有很强的吸收作用，这样闪烁体就吸收了z e E E +的全部能量，所以光电峰的能量就代表γ射线的能量，对Cs 137，此能量为0.661MeV 。
C E 即为康普顿边界，对应反冲电子的最大能量。
背散射峰b E 是由射线与闪烁体屏蔽层等物质发生反向散射后进入闪烁体内而形成的光电峰，一般背散射峰很小。
2.3、谱仪的能量刻度和分辨率（1）谱仪的能量刻度闪烁谱仪测得的γ射线能谱的形状及其各峰对应的能量值由核素的蜕变纲图所决定，是各核素的特征反映。
但各峰所对应的脉冲幅度是与工作条件有关系的。
如光电倍增管高压改变、线性放大器放大倍数不同等，都会改变各峰位在横轴上的位置，也即改变了能量轴的刻度。
因此，应用γ谱仪测定未知射线能谱时，必须先用已知能量的核素能谱来标定γ谱仪。
由于能量与各峰位道址是线性的：b kN E +=γ，因此能量刻度就是设法得到k 和b 。
例如选择Cs 137的光电峰γE ＝0.661 MeV 和Co 60的光电峰17.11=γE MeV ，如果对应MeV E 661.01=的光电峰位于N 1道，对应MeV E 17.12=的光电峰位于N 2道，则有能量刻度MeV N N k b MeVN N k 2)()17.1661.0(661.017.12112+-+=--=（6）将测得的未知光电峰对应的道址N 代入b kN E +=γ即可得到对应的能量值。
（2）谱仪分辨率γ能谱仪的一个重要指标是能量分辨率。
由于闪烁谱仪测量粒子能量过程中，伴随着一系列统计涨落过程，如γ光子进入闪烁体内损失能量、产生荧光光子、荧光光子在光阴极上打出光电子、光电子在倍增极上逐级倍增等等，这些统计涨落使脉冲的幅度服从统计规律而有一定分布的。
定义谱仪能量分辨率η：100%FWHME γη=⨯ （7）其中FWHM(Full Width Half Maximum)表示选定能谱峰的半高全宽，E γ为与谱峰对应的γ光子能量，η表示闪烁谱仪在测量能量时能够分辨两条靠近的谱线的本领。
目前一般的NaI 闪烁谱仪对Cs 137光电峰的分辨率在10%左右。
对η的影响因素很多，如闪烁体、光电倍增管等等。
3、物质对γ射线的吸收当γ射线穿过物质时，一旦与物质中的原子发生三种相互作用，原来的光子就消失或通过散射改变入射方向。
通常把通过物质且未经相互作用的光子所组成的射线称为窄束γ射线（或良好几何条件下的射线束）。
实验表明，单能窄束γ射线的衰减遵循指数规律：（8）其中、分别是通过物质前、后的γ射线强度，在本实验中可用全能峰的峰面积表示，是γ射线通过物质的厚度，是三种作用截面之和，N 是吸收物质单位体积的原子数，μ是物质的线性吸收系数，表示单位路程上γ射线与物质发生三种相互作用的总几率，其大小反映了物质吸收γ射线能力的大小。
可见，如果在半对数坐标图上绘制吸收曲线，那么这条曲线就是一条直线，直线的斜率的绝对值就是线性吸收系数μ。
γ射线强度减弱一半所需的吸收层厚度称为半吸收厚度12d ，从（8）式可知：12ln 20.693d μμ==（9）实验仪器闪烁γ能谱仪、Co60放射源、Cs137放射源、铜片10块实验内容1.实验前开启高压电源，预热20分钟；2.测量并观察Cs 137和Co 60的γ能谱的形状，在图上指出光电峰、康普顿边界、电子对峰、背散射峰等峰位；3. 根据公式100%FWHME γη=⨯，测量γ能谱仪能量的分辨率；4.在放射源前增加铜片的厚度，测量Cs 137的γ射线在铜片中的吸收曲线，求出相应的线性吸收系数和半吸收厚度。
数据处理：1.测Co60右侧光电峰能量 由公式MeV N N k b MeVN N k 2)()17.1661.0(661.017.12112+-+=--=将2N =788.8 1N =416.8 代入得k=310368.1-⨯MeV b=210087.9-⨯MeV bkN E +=γ将Co60右侧光电峰道址代入，得E=1.337MeV 查阅资料得真实值为E0=1.33MeV测量相对误差 x=（1.337-1.33）/1.33*100%=0.53%2.测量Cs 137和Co 60的γ能谱图，指出各峰位自动寻峰：光电峰道址为416.8自动寻峰：左侧道址788.8,右侧道址910.8.3.测量能量分辨率实验测得峰半高宽FWHM=42.7 对应光电峰道址416.8 由公式100%FWHME γη=⨯得=42.7/416.8*100%=10.24%4.测量Cs 137的γ射线在铜片中的吸收曲线 测量数据列表如下 铜片数峰面积 单片铜片厚度（mm ）总厚度x （mm ）0 103296 0 0 1 89776 3.14 3.14 2 78326 2.90 6.04 3 66917 3.00 9．04 4 58459 2.84 11.88 5 49984 2.90 14.78 6 43315 2.90 17.68 7 36923 2.96 20.64 8 32134 2.80 23.44 9 27416 2.88 26.32 10234952.8029.12根据表中数据用计算机软件作出ln （I/I0）对x 的拟合曲线51015202530-1.6-1.4-1.2-1.0-0.8-0.6-0.4-0.20.00.2l n (I /I 0)xEquationy = a + bAdj. R-Squa 0.99938ValueStandard Errln(I/I0)Intercept 0.0230.00696ln(I/I0)Slope-0.0510 4.00993E-4ln(I/I 0)-x拟合直线由公式得ln(I/I0)=-ux由表中数据u=0.0510mm -1所以 半吸收厚度 12ln 20.69313.590.0510d mm mm μ===误差分析1. 测量Cs 137和Co 60的γ能谱图时，误差与测量时间的长短有关，时间越长由于随机现象造成的误差越小，所得的图像也越准确，如Cs 137的峰值要达到2000，Co 60的第二个峰值要达到400也是这个道理。
