NaI(Tl)闪烁谱仪实验报告

实验三 用NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪辨识未知源一. 实验目的1、了解闪烁谱仪的工作原理，学习调整闪烁谱仪的实验技术。

2、掌握测谱技术及分析简单γ能谱的方法。

3、掌握谱仪能量分辨率及能量线性的测量方法。

4、学习谱仪应用的实例——辨别未知源的方法。

二. 实验内容1、熟悉线性放大器与单道脉冲幅度分析器，以及计算机多道脉冲幅度分析器的使用，调整谱仪至正常工作状态。

2、选择合适实验条件，用单道测量137Cs 的γ能谱，确定单道系统的能量分辨率。

3、利用多道脉冲幅度分析器测量137Cs 源及60Co 源的全谱；刻度谱仪能量线性，确定能量分辨率、峰康比；对137Cs 的γ能谱进行谱形分析并与理论比较。

4、测量未知源的γ能谱，确定峰位的能量，进而辨别未知源。

5、 比较NaI 和BGO 两种不同闪烁体的性能。

三. 实验原理1、 NaI(T1)单晶γ谱仪简介NaI(T1)单晶闪烁谱仪由一块NaI(T1)闪烁体、光电倍增管、射极输出器和高压电源以及线性脉冲放大器、单道脉冲幅度分析器(或多道分析器)定标器等电子学设备组成，示意图见图3-1。

图3-1 Nal(T1)闪烁谱仪装置示意图光电 倍增管闪烁体射极 输出 器线性脉冲 放大器单道脉冲幅度分析器多道脉冲 幅度分析器自动 定标器高压电源示波器源γ射线入射闪烁体内，产生次级电子，使闪烁体内原子电离、激发后产生荧光。

这些光信号被传输到光电倍增管的光阴极，经光阴极的光电转换和倍增极的电子倍增作用而转换成电脉冲信号，它的幅度正比于该次级电子能量，再由所连接的电子学设备接受放大、分析和记录。

NaI(T1)单晶γ谱仪测量γ射线的过程由图3-2示说明。

图3-2 γ射线和闪烁体交互作用至光电倍增管阳极形成电流脉冲的示意图这种谱仪对γ射线的探测效率高、分辨时间短、价格相对便宜。

可用来测量射线的通量密度，也可用来对辐射进行能量分析，在核物理研究及核技术应用的各领域中广泛使用。

2、 单能γ谱的谱形分析方法谱仪测得的是脉冲数按幅度的分布，即脉冲幅度谱，简称脉冲谱，一般提到谱仪测得γ谱均系指此脉冲谱。

NaI(Tl)谱仪受磁场研究内容2.1 NaI(Tl)谱仪能量测量原理图2.1 光电倍增管结构图根据图2.1可以看出，最左边是一个能产生闪烁光的对射线敏感的闪烁体，当γ射线进入到闪烁体时，在某一个位置产生次级电子，它使闪烁体分子激发和电离，退激时发出大量的光子。

一般光谱范围从紫外光到可见光，并且光子向各个不同的方向发射出去。

在闪烁体周围包以物质，使其能够发射光子，这样可以使光子从光电倍增管方向发射出去，防止光子从入射角度漏出去。

光电倍增管是一个电真空器件，真空防止空气中的分子发生光电效应。

它由一个光阴极，若干个打拿极，大概十个左右，以及一个阳极组成。

光阴极前有一个玻璃或者半导体制作的窗，各电极由针脚引出，整个电子器件外部由玻璃制作。

通过分压电阻和高压电源，使阳极，打拿极，阴极之间建立起从高压到低压的电位分布。

闪烁光子入射到阴极上，由于光电效应的影响，会产生光电子，这些光电子受极间电压引起的极间电场加速和聚焦，打在第一个打拿极上面，产生了二次电子，这些二次电子在以后各级打拿极上又发生相同的倍增过程，使其达到一定的量级。

大量的电子会在阳极上建立起电信号，通常为电压脉冲或者电流脉冲，然后通过射极跟随器，可以起到阻抗的作用，再由电缆将信号传输到电子学仪器中去。

总体的过程，可以归结为五个步骤①射线进入到闪烁体，发生相互作用，闪烁体吸收带电粒子的能量使分子、原子电离激发；②受激分子、原子退激时发射出荧光分子；③利用反射板和光导传递，尽可能多的将闪烁光子收集到光电倍增管的光阴极上，由于发生光电效应，光子在光阴极上轰击出光电子；④光电子在光电倍增管中经过各打拿极进行电子倍增，数量由一个增加到104-109个，电子组成的束流在阳极负载上产生电信号；⑤信号由电子仪器输出、记录和分析。

2.2 地磁场的存在与影响地球可视为一个磁偶极，其中一极位于地理北极附近，另一极位于地理南极周围。

通过这两个磁极的假想直线与地球的自转轴大约成一定的倾斜角度。

浙师大近代物理实验报告NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪及γ射线能谱的测量γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定任希物理081 08180123摘要：在了解了γ射线与物质相互作用的基本特性与多道脉冲幅度分析器在NaI（T1）单晶γ谱测量中的数据采集及其基本功能之后，我们通过使用NaI（T1）γ闪烁谱仪，测量137Cs 和60Co的γ能谱，并求出各项指标，分析谱形。

并且进一步了解窄束γ射线在物质中的吸收规律，并通过仪器测量了γ射线在不同物质中的吸收系数，通过对比不同物质的吸收系数，了解γ射线的性质。

关键词：NaI（T1）γ闪烁谱仪137Cs、60Coγ能谱吸收系数引言1896年法国物理学家H．贝可勒尔发现铀的放射性，以及1898年M．居里和P．居里发现钋和镭以后，人们开始认识到一类元素具有放射性，并陆续发现了其他放射性元素。

随着科技的不断进步发展，放射性元素最早应用的领域是医学和钟表工业。

后来放射性元素的应用更深入到人类物质生活的各个领域，例如核电站和核舰艇使用的核燃料，工业、农业和医学中使用的放射性标记化合物，工业探伤、测井（石油）、食品加工和肿瘤治疗所使用的某些放射源等。

由此可见放射性元素的价值所在。

在科研、工农业生产、医疗和环境保护等方面，应用γ射线的能谱测量技术，可以分析活化以后的物质中各种微量元素的含量。

但直接测量γ射线的强度是很困难的。

闪烁探测器是利用带电粒子转化成带电粒子对物质原子的激发，从而产生发光效应来探测射线的，它还能测量粒子强度和能量，由于具有探测效率高和分辨时间短等优点得到广泛应用。

正文：1.γ射线能谱的测量实验室所提供的仪器为NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪，其余素材包括Co和Cs两种放射源，还有Pb和Al两种测量吸收系数时所用的材料。

根据所提供的实验素材，首先我们需要测量Cs和Co的全能峰，即利用电脑软件画出以上两种元素的能谱图，全能峰的测量具有一定的意义，在能谱图左侧的高峰虽然有一定的量子数，但是其包含的能量太低，中间的峰虽然有一定的能量，但量子数太低，只有最右侧的全能峰具有一定的量子数和一定的能量，有研究的价值。

实验5：NaI(Tl)闪烁谱仪实验目的1． 了解谱仪的工作原理及其使用。

2． 学习分析实验测得的137Cs γ谱之谱形。

3． 测定谱仪的能量分辨率及线性。

内容1． 调整谱仪参量，选择并固定最佳工作条件。

2． 测量137Cs 、65Zn 、60Co 等标准源之γ能谱，确定谱仪的能量分辨率、刻度能量线性并对137Cs γ谱进行谱形分析。

3． 测量未知γ源的能谱，并确定各条γ射线的能量。

原理)1(T NaI 闪烁谱仪由)1(T NaI 闪烁体、光电倍增管、射极输出器和高压电源以及线性脉冲放大器、单道脉冲幅度分析器（或多道分析器）、定标器等电子学设备组成。

图1为)1(T NaI 闪烁谱仪装置的示意图。

此种谱仪既能对辐射强度进行测量又可作辐射能量的分析，同时具有对γ射线探测效率高（比G-M 计数器高几十倍）和分辨时间短的优点，是目前广泛使用的一种辐射探测装置。

当γ射线入射至闪烁体时，发生三种基本相互作用过程，见表1第一行所示：（1）光电效应；（2）康普顿散射；（3）电子对效应。

前两种过程中产生电子，后一过程出现正、负电子对。

这些次级电子获得动能见表1第二行所示，次级电子将能量消耗在闪烁体中，使闪烁体中原子电离、激发而后产生荧光。

光电倍增管的光阴极将收集到的这些光子转换成光电子，光电子再在光电倍增管中倍增，最后经过倍增的电子在管子阳极上收集起来，并通过阳极负载电阻形成电压脉冲信号。

γ射线与物质的三种作用所产生的次级电子能量各不相同，因此对于一条单能量的γ射线，闪烁探测器输出的次级电子脉冲幅度仍有一个很宽的分布。

分布形状决定于三种相互作用的贡献。

表1 γ射线在NaI （Tl ）闪烁体中相互作用的基本过程根据γ射线在)1(T NaI 闪烁体中总吸收系数随γ射线能量变化规律，γ射线能量MeV E 3.0<γ时，光电效应占优势，随着γ射线能量升高康普顿散射几率增加；在MeV E 02.1>γ以后，则有出现电子对效应的可能性，并随着γ射线能量继续增加而变得更加显著。

Nal (Tl)闪烁谱仪系列实验张瑞 111120199一、实验原理1. 丫射线与物质的相互作用丫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。

(1) 光电效应。

入射丫粒子把能量全部转移给原子中的束缚电子，而把束缚电子打出来形成光电子。

由于束缚电子的电离能E1 一般远小于入射丫射线能量E 丫，所以光电子的动能近似等于入射丫射线的能量(2) 康普顿散射。

核外电子与入射丫射线发生康普顿散射的示意图见图 1.2-1。

设入射丫光子能量为h散射光子能量为h v ，则反冲康普顿电子的动能EevE e =h 卜—h康普顿散射后散射光子能量与散射角B 的关系为(1.2-1 )hv a = ----式中 ■'，即为入射丫射线能量与电子静止质量所对应的能量之比。

由式(B = 0时h “ =h 丁，这时E e =0,即不发生散射；当0 = 180。

时，散射光子能量最小, 它等于h ；/（l +E 光电=E Y —E 1~E Y1.2-1 ),2a），这时康普顿电子的能量最大，为（1.2-2）fi3V ■--------所以康普顿电子能量在0至1 --之间变化。

（3）正、负电子对产生。

当丫射线能量超过2m 0 c 2（1.022 MeV ）时，丫光子受原子核或电子的库仓场的作用可能转化成正、负电子对。

入射丫射线的能量越大，产生正、负电子对的几率也越大。

在物质中正电子的寿命是很短的，当它在物质中消耗尽自己的动能，便同物质原子中的轨道电子发生湮没反应而变成一对能量各为0.511 MeV的丫光子。

2•闪烁谱仪结构与工作原理Nal （T1 ）闪烁谱仪结构如图1.2-2。

整个仪器由探头（包括闪烁体、光电倍增管、射极跟随器），高压电源，线性放大器、多道脉冲幅度分析器几部分组成。

射线通过闪烁体时，闪烁体的发光强度与射线在闪烁体内损失的能量成正比。

带电粒子（如a、B粒子）通过闪烁体时，将引起大量的分子或原子的激发和电离，这些受激的分子或原子由激发态回到基态时就放出光子；不带电的丫射线先在闪烁体内产生光电子、康普顿电子及正、负电子对（当E Y> 1.02 MeV时），然后这些电子使闪烁体内的分子或原子激发和电离而发光。

实验三用NaI（Tl）单晶γ闪烁能谱仪测γ能谱原子核的能级间的跃迁产生γ射线，γ射线强度按能量的分布即γ射线能谱，简称γ能谱。

研究γ能谱可确定原子核激发态的能级等，对放射性分析、同位素应用及鉴定核素等方面都有重要的意义。

测量γ能谱最常用的仪器是闪烁γ能谱仪，在核物理、高能粒子物理和空间辐射物理的探测中应用非常广泛。

【实验目的】1、了解闪烁探测器的结构、工作原理。

2、掌握NaI（Tl）单晶γ闪烁能谱仪的几个性能指标和测试方法．3、观测及分析γ全能谱。

4、了解核电子学仪器的数据采集、记录方法和数据处理原理。

【实验原理】一、闪烁能谱仪测量γ能谱的原理闪烁能谱仪是利用某些荧光物质在带电粒子作用下被激发或电离后，能发射荧光（称为闪烁）的现象来测量能谱的。

这种荧光物质常称为闪烁体。

1、闪烁体的发光机制闪烁体的种类很多，按其化学性质不同可分为无机晶体闪烁体和有机闪烁体。

有机闪烁体包括有机晶体闪烁体、有机液体闪烁体和有机塑料闪烁体等。

最常用的无机晶体是铊激活的碘化钠单晶闪烁体，常记为NaI（Tl），属离子型晶体。

纯粹的碘化钠晶体，其能带结构是在价带和导带之间有比较宽的禁带，如有带电粒子进人到闪烁体中，将引起后者产生电离或激发过程，即可能有电子从价带激发到导带或激发到激带，然后这些电子再退激到价带。

退激的可能过程之一是发射光子，这种光子的能量还会使晶体中其它原子产生激发或电离，也就是光子可能被晶体吸收而不能被探测到，为此要在晶体中掺入少量的杂质原子（激活原子），如在碘化钠晶体中掺入铊原子，其关键作用是可以在低于导带和激带的禁带中形成一些杂质能级。

这些杂质原子会捕获一些自由电子或激子到达杂质能级上，然后以发光的形式退激到价带，这就形成了闪烁过程的发光，而这种光因能量小于禁带宽度而不再被晶体吸收，不再会产生激发或电离。

这说明只有加入少量激活杂质的晶体，才能成为实用的闪烁体。

对于NaI（Tl）单晶闪烁体而言，其发射光谱最强的波长是415 nm的蓝紫光，其强度反映了进人闪烁体内的带电粒子能量的大小，选择适当大小的闪烁体，可使这些光子一射出闪烁体就被探测到。

实验五 NaI(Tl)单晶γ能谱的认识与分析一 实验目的1. 初步认识几种放射性核素在NaI （T1）谱仪中形成的γ能谱；2. 了解数字化多道谱仪系统（Ispeter 2000）以及NaI （T1）谱仪系统的特点，并学会操作使用该系统；3. 掌握测量和分析天然放射性（40-K 、226-Ra 、232-Th ）水平的原理和方法；二 实验器材NaI （T1）闪烁探测器、铅室、Ispeter 2000数字化多道谱仪、环境放射性标准样品，137-Cs 源，计算机。

三 实验原理利用碘化钠晶体和光电倍增管组成的闪烁计数器，把具有一定能量的光子变为电脉冲，且输出的脉冲幅度与入射光子能量成正比。

通过对脉冲幅度的分析，从而得到光子能量的分布，这就是γ能谱仪进行能谱分析的基本原理。

但是用γ能谱仪测得的放射源的γ谱，与放射源产生的起始γ谱有很大差别，这种由能谱仪测量得到的、被复杂化的核辐射原始线谱称为仪器谱。

放射性核素与辐射的能量间存在一一对应关系，辐射的含量与能量的强度存在正比关系。

在γ射线与闪烁体发生光电效应时，γ射线产生的光电子动能给出为：i e B E E -=γ其中，i B 为K 、L 、M 等壳层中电子的结合能。

在γ射线能区，光电效应主要发生在K 壳层。

此时，K 壳层留下的空穴将为外层电子所填补，跃迁时将放出X 光子，其能量为X E 。

这种X 光子在闪烁晶体内很容易再产生一次新的光电效应，将能量又转移给光电子。

因此闪烁体得到的能量将是两次光电效应产生的光电子能量和：γγE E B E E X i =+-=)(所以，由光电效应形成的脉冲幅度就直接代表了γ射线的能量。

在康普顿效应中，γ光子把部分能量传递给次级电子，而自身则被散射。

反冲电子动能为)cos 1(120θγγ-+=E cm E E e散射光子的散射角为θ；20c m 为电子静止能量（0.511MeV ）。

为方便起见上式可近似写成：)cos 1(211θγγ-+≈E E E e散射光子能量也可近似写成：)cos 1(21θγγγ-+≈E E E （1）当θ=180°时，即光子向后散射，称为反散射光子。

用NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪辨识未知源实验报告班级： 姓名： 学号：一. 实验目的1、了解闪烁谱仪的工作原理，学习调整闪烁谱仪的实验技术。

2、掌握测谱技术及分析简单γ能谱的方法。

3、掌握谱仪能量分辨率及能量线性的测量方法。

4、学习谱仪应用的实例——辨别未知源的方法。

二. 实验内容1、熟悉线性放大器与单道脉冲幅度分析器，以及计算机多道脉冲幅度分析器的使用，调整谱仪至正常工作状态。

2、选择合适实验条件，用单道测量137Cs 的γ能谱，确定单道系统的能量分辨率。

3、利用多道脉冲幅度分析器测量137Cs 源及60Co 源的全谱；刻度谱仪能量线性，确定能量分辨率、峰康比；对137Cs 的γ能谱进行谱形分析并与理论比较。

4、测量未知源的γ能谱，确定峰位的能量，进而辨别未知源。

5、 比较NaI 和BGO 两种不同闪烁体的性能。

三. 实验原理1、NaI(T1)单晶γ谱仪简介NaI(T1)单晶闪烁谱仪由一块NaI(T1)闪烁体、光电倍增管、射极输出器和高压电源以及线性脉冲放大器、单道脉冲幅度分析器(或多道分析器)定标器等电子学设备组成，示意图见图3-1。

γ射线入射闪烁体内，产生次级电子，使闪烁体内原子电离、激发后产生荧光。

这些光图3-1 Nal(T1)闪烁谱仪装置示意源信号被传输到光电倍增管的光阴极，经光阴极的光电转换和倍增极的电子倍增作用而转换成电脉冲信号，它的幅度正比于该次级电子能量，再由所连接的电子学设备接受放大、分析和记录。

NaI(T1)单晶γ谱仪测量γ射线的过程由图3-2示说明。

图3-2 γ射线和闪烁体交互作用至光电倍增管阳极形成电流脉冲的示意图这种谱仪对γ射线的探测效率高、分辨时间短、价格相对便宜。

可用来测量射线的通量密度，也可用来对辐射进行能量分析，在核物理研究及核技术应用的各领域中广泛使用。

2、单能γ谱的谱形分析方法谱仪测得的是脉冲数按幅度的分布，即脉冲幅度谱，简称脉冲谱，一般提到谱仪测得γ谱均系指此脉冲谱。

NaI(Tl) 闪烁晶体γ能谱测量实验人：吴家燕学号：15346036一、实验目的1、加深对γ射线和物质相互作用的理解；2、掌握NaI(Tl) γ谱仪的原理及使用方法；3、学会测量分析γ能谱；4、学会测定γ谱仪的能量分辨率、线性、探测效率曲线；5、测定未知放射源的能量和活度。

二、实验原理1、γ谱仪的组成NaI(Tl)闪烁谱仪由NaI(Tl)闪烁探头（包括闪烁体、光电倍增管、前置放大器）、高压电源以及谱仪放大器、多道分析器、计算机等设备组成。

图1 为NaI(Tl)闪烁谱仪装置的示意图。

2、射线与闪烁体的相互作用当γ射线入射至闪烁体时，发生三种基本相互作用过程：（1）光电效应；（2）康普顿散射；（3）电子对效应。

图2 为示波器上观察到的单能γ射线的脉冲波形，谱仪测得的能谱图。

图3 是137Cs、22Na 和60Co 放射源的γ能谱。

图中标出的谱峰称为全能峰。

在γ射线能区，光电效应主要发生在K 壳层。

在击出K 层电子的同时，外层电子填补K 层空穴而发射X 光子。

在闪烁体中，X 光子很快地再次光电吸收，将其能量转移给光电子。

上述两个过程是几乎同时产生的，因此它们相应的光输出必然是叠加在一起的，即由光电效应形成的脉冲幅度直接代表了γ射线的能量（而非减去该层电子结合能）。

3、137Cs 能谱分析4、闪烁谱仪的性能能量分辨率探测器输出脉冲幅度的形成过程中存在着统计涨落。

即使是确定能量的粒子的脉冲幅度，也仍具有一定的分布，其分布示意图如图4 所示。

通常把分布曲线极大值一半处的全宽度称半宽度即 FWHM，有时也用表示。

半宽度反映了谱仪对相邻脉冲幅度或能量的分辨本领。

因为有些涨落因素与能量有关，使用相对分辨本领即能量分辨率η更为确切。

一般谱仪在线性条件下工作，故η也等于脉冲幅度分辨率，即对于一台谱仪来说，近似地有对于单晶谱仪来说，能量分辨率是以137Cs 的0.662MeV 单能γ射线的光电峰为标准的，它的值一般在8-15%，最好可达6-7%。

实验一 NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪一．实验目的1.了解闪烁探测器的结构、原理。

2.掌握NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪的几个性能指标和测试方法。

3.了解核电子学仪器的数据采集、记录方法和数据处理原理。

二．实验内容1.学会NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪整套装置的操作、调整和使用，调试一台谱仪至正常工作状态。

2.测量137Cs、60Co的γ能谱，求出能量分辨率、峰康比、线性等各项指标，并分析谱形。

3.了解多道脉冲幅度分析器在NaI(Tl)单晶γ谱测量中的数据采集及其基本功能。

4.数据处理（包括对谱形进行光滑、寻峰，曲线拟合等）。

三．原理1NaI(Tl)闪烁探测器①概述核辐射与某些物质相互作用会使其电离、激发而发射荧光，闪烁探测器就是利用这一特性来工作的。

下图是闪烁探测器组成的示意图。

首先简要介绍一下闪烁探测器的基本组成部分和工作过程。

闪烁探测器有闪烁体、光电倍增管和相应的电子仪器三个主要部分组成。

上图中探测器最前端是一个对射线灵敏并能产生闪烁光的闪烁体，当射线(如γ、 )进入闪烁体时，在某一地点产生次级电子，它使闪烁体分子电离和激发，退激时发出大量光子(一般光谱范围从可见光到紫外光，并且光子向四面八方发射出去)。

在闪烁体周围包以反射物质，使光子集中向光电倍增管方向射出去。

光电倍增管是一个电真空器件，由光阴极、若干个打拿极和阳极组成；通过高压电源和分压电阻使阳极、各打拿极和阴极间建立从高到低的电位分布。

当闪烁光子入射到光阴极上，由于光电效应就会产生光电子，这些光电子受极间电场加速和聚焦，在各级打拿极上发生倍增(一个光电子最终可产生104~109个电子)，最后被阳极收集。

大量电子会在阳极负载上建立起电信号，通常为电流脉冲或电压脉冲，然后通过起阻抗匹配作用的射极跟随器，由电缆将信号传输到电子学仪器中去。

实用时常将闪烁体、光电倍增管、分压器及射极跟随器安装在一个暗盒中，统称探头；探头中有时在光电倍增管周围包以起磁屏蔽作用的屏蔽筒(如本实验装置)，以减弱环境中磁场的影响；电子仪器的组成单元则根据闪烁探测器的用途而异，常用的有高、低压电源，线性放大器，单道或多道脉冲分析器等。

NaI （Tl ）闪烁谱仪测量γ能谱实验目的1. 掌握NaI(Tl) γ闪烁谱仪的结构、原理和工作过程2. 掌握NaI(Tl)γ闪烁谱仪的性能指标和测试方法。

3. 了解核电子学仪器的数据采集、记录方法和数据处理原理。

实验内容1. 学会NaI(Tl) 单晶γ闪烁谱仪装置的使用操作方法2. 掌握调整谱仪参数，选择最佳测量工作条件的方法3. 测量谱仪的能量分辨率、刻度能量线性。

4. 了解数据处理（包括对谱形进行光滑、寻峰，曲线拟合等）。

一．γ射线与物质的相互作用γ射线光子与物质原子相互作用的机制主要有以下三种方式，如图1所示。

图1 γ射线光子与物质原子相互作用（1）光电效应当能量为E γ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。

发射光电子的动能为i e B E E -=γB i 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。

这种X 射线在闪烁体内很容易再产生一次新的光电效应，将能量又转移给光电子，所以闪烁体得到的能量是两次光电效应产生的光电子能量之和。

值得注意的是，由于必须满足动量守恒定律，自由电子（非束缚电子）不能吸收光子能量而成为光电子。

光电效应的发生除入射光子和光电子之外，还需有一个第三者参加，这第三者就是发射光电子之后剩余下来的整个原子。

它带走一些反冲能量，但该能量十分小。

由于它的参加，动量和能量守恒才能满足。

而且，电子在原子中被束缚得越紧（即越靠近原子核的电子），越容易使原子核参加上述过程。

所以在K 壳层上发生光电效应的概率最大。

（2）康普顿效应γ光子与自由静止的电子发生碰撞，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。

反冲电子的动能为()θγγcos 1120-+=E c m E E e （式中20c m 为电子静止能量，约为0.5MeV ；角度θ是散射光子的散射角。

浙师大近代物理实验预习报告NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪及γ射线能谱的测量 γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定任希 物理081 08180123摘要：在了解了γ射线与物质相互作用的基本特性与多道脉冲幅度分析器在NaI （T1）单晶γ谱测量中的数据采集及其基本功能之后，我们将通过使用NaI （T1）γ闪烁谱仪，测量137Cs 和60Co 的γ能谱，并求出各项指标，分析谱形。

并且进一步了解窄束γ射线在物质中的吸收规律，并通过仪器测量了γ射线在不同物质中的吸收系数，通过对比不同物质的吸收系数，了解γ射线的性质。

关键词：NaI （T1）γ闪烁谱仪137Cs 、60Co γ能谱 吸收系数引 言γ射线是原子核能级跃迁的辐射，它是一种不含任何带点微粒、不受电场影响，并且穿透本领很强的特殊电磁波。

波长短于0.2埃的电磁波。

原子核由高能级向低能级跃迁时会放出γ射线。

它是一种波长极短的电磁波，其能量由原子核跃迁前后的能级差来表示，即υh E E E r =-=12。

射线与物质发生相互作用则产生次级电子或能量较低的γ射线。

我们将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，即所谓“能谱”。

测量能谱的装置称为“能谱仪”。

本实验中主要应用NaI γ闪烁谱仪来测量γ射线的能谱。

正文：以下是本实验使用到的仪器： 1.闪烁探测器闪烁探测器有闪烁体、光电倍增管和相应的电子仪器三个主要部分组成。

归结起来，闪烁探测器的工作可分为五个相互联系的过程：(1).射线进入闪烁体，与之发生相互作用，闪烁体吸收带电粒子能量而使原子、分子电离和激发;(2).受激原子、分子退激时发射荧光光子；(3).利用反射物和光导体将闪烁光子尽可能多地收集到光电增管的光阴极上，由于光电效应，光子在光阴极上击出光电子；(4).光电子在光电倍增管中倍增，数量由一个增加到104~109个．电子流在阳极负载上产生电信号；(5).此电信号由电子仪器记录和分析。