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CIT-3000F低本底多道γ能譜儀

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河北省虹宇儀器設(shè)備有限公司

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產(chǎn)品簡介

低本底伽瑪γ能譜儀：是測定放射性物質(zhì)γ射線能量的輻射儀。能譜儀主要有探測器、脈沖幅度分析器、記錄顯示電路三部分組成。

詳細介紹

CIT-3000F低本底多道γ能譜儀技術(shù)規(guī)程

低本底伽瑪γ能譜儀：是測定放射性物質(zhì)γ射線能量的輻射儀。能譜儀主要有探測器、脈沖幅度分析器、記錄顯示電路三部分組成。

低本底伽瑪γ能譜儀工作時，探測器將不同能量的射線變成相應(yīng)幅度的電脈沖并加以放大。放大的脈沖送到脈沖幅度分析器加以分離，然后由記錄顯示電路記錄。它既可以測量γ能譜，又可以測量總γ照射量率。γ能譜儀常用于測量巖石或地層的鐳、釷、鉀等含量。一般實驗室用的多道γ能譜儀，CIT-3000F低本底伽瑪γ能譜儀是河北省虹宇儀器設(shè)備有限公司自行研發(fā)的新一代智能微機化低本底多道γ譜儀。該儀器是各級質(zhì)量技術(shù) 監(jiān)督檢驗部門、衛(wèi)生防疫部門、環(huán)境保護、地質(zhì)勘查、石材評價、科學(xué)研究和加工等單位進行²²⁶Ra、²³²Th、⁴⁰K放射性比活度和氡氣定量測試的*檢驗儀器。

低本底伽瑪γ能譜儀各項技術(shù)指標均符合中華人民共和國國家標準GB6566—2001《建筑材料放射性核素*》、GB5101-2003《燒結(jié)普通磚》、GB13545-2003《燒結(jié)空心磚和空心砌塊》、GB50325-2001《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》、GB/T14582-93《環(huán)境空氣中氡的標準測量方法》等標準

低本底伽瑪γ能譜儀測量是利用γ能譜儀測量巖石或地層以及其他介質(zhì)放射性元素某一特定能量的γ射線（γ能譜測量常用γ射線有214 83Bi的1.76×10^6電子伏，232 90Th的2.62×10^6電子伏，40 19K的1.46 X 10^6電子伏的γ射線），從而來測定放射性元素含量的一組方法。從應(yīng)用的空間，γ能譜測量分為航空γ能譜測量，地面γ能譜測量和γ能譜測井以及水下γ能譜測量等。近年來,在區(qū)域地質(zhì)工作中常采用γ能譜測量方法測定巖石或地層中的鈾、釷、鉀含量及其比值，劃分巖體和地層。

低本底伽瑪γ能譜儀技術(shù)特點：

1，該儀器由中國測試研究院刻度和檢定（儀器都單獨出具“檢定證書”），確保儀器指標*符合*2002年1月1日實施的“建筑材料放射性核素*（GB6566-2001）”之檢驗標準。符合γ譜儀檢定規(guī)程（JJG 417-2006）

2、測量精度：當樣品的比活度大于18.5Bq/Kg時，其總不確定度不大于15%；

3、測量時間：室內(nèi)定量分析2550秒；現(xiàn)場快速分析：500秒；

4、采用低功耗1024道多道脈沖分析器。儀器分辨率：優(yōu)于8%（137Cs 0.66MeV）；積分非線性≤0.003%；微分非線性≤4%；死時間≤10微秒；

5、單核素標準物質(zhì)進行校準，快速、準確、方便；

6、在能區(qū)50keV-3000keV內(nèi)本底計數(shù)率不大于6s-1（cps）；

7、Windows全中文操作系統(tǒng)，人機對話，漢字菜單顯示，操作簡單方便；

8、整機功耗：電流小于300mA；

9、使用溫度： 0℃—50℃。

低本底伽瑪γ能譜儀實驗通過同時測量速度接近光速C的高速電子（粒子）的動量和動能來證明狹義相對論的正確性。能量為1MeV 粒子速度為0.94C. 實驗所用粒子的能量在0.4～2.27MeV范圍。其速度非常接近光速C。所以能驗證動質(zhì)能的相對論關(guān)系。學(xué)習(xí)磁譜儀的測量原理及其他核物理的實驗方法和技術(shù)。γ射線是原子核衰變或裂變時放出的輻射，本質(zhì)上它是一種能量比可見光和X射線高得多的電磁輻射。利用γ射線和物質(zhì)相互作用的規(guī)律，人們設(shè)計和制造了多種類型的射線探測器。閃爍探測器即是其中之一。它是利用某些物質(zhì)在射線作用下發(fā)光的特性來探測射線的儀器，既能測量射線的強度，也能測量射線的能量，在核物理研究和放射性同位素測量中得到廣泛的應(yīng)用。本實驗介紹一種常用的γ射線測量儀器：*單晶γ射線探測儀及粒子的動量和動能相對論效應(yīng)。
低本底伽瑪γ能譜儀配置1、智能化低本底多道γ能譜儀1024道主機一臺；[符合γ譜儀檢定規(guī)程（JJG 417）]
      2、高靈敏低鉀NaI（Tl）能譜探頭一個（Ф75×75mm）；[符合γ譜儀檢定規(guī)程（JJG 417）]
      3、新一代標準鉛室1套（壁厚100mm，內(nèi)徑200mm）；[符合γ譜儀檢定規(guī)程（JJG 417）]
      4、標準物質(zhì)容器一套；
      5、系統(tǒng)操作軟件一套；
      6、通訊電纜一根；
      7、國家放射性標準物質(zhì)一套（鐳、釷、鉀各一份）；
      8、國家放射性標準物質(zhì)證書3份（鐳、釷、鉀各一份）；
      9、放射性標準樣品盒一套；
      10、 *儀器鑒定證書一份（中國測試技術(shù)研究院）；
      11、用戶使用說明書一份；
      12、品牌電腦一臺；
      13、打印機一臺（選配品）；　

低本底伽瑪γ能譜儀【實驗?zāi)康摹?br />

　　1、了解閃爍探測器的結(jié)構(gòu)、原理。

　　2、掌握NaI（Tl）單晶γ閃爍譜儀的幾個性能指標和測試方法。

　　3、測量快速電子的動能和動量。

　　4、驗證快速電子的動量與動能的關(guān)系符合相對論效應(yīng)。

低本底伽瑪γ能譜儀【實驗原理】
核輻射與某些物質(zhì)相互作用會使其電離、激發(fā)而發(fā)射熒光，閃爍探測器就是利用這一特性來工作的。下圖是閃爍探測器組成的示意圖。閃爍探測器有閃爍體、光電倍增管和相應(yīng)的電子儀器三個主要部分組成。上圖中探測器zui前端是一個對射線靈敏并能產(chǎn)生閃爍光的閃爍體，當射線（如γ、?）進入閃爍體時，在某一地點產(chǎn)生次級電子，它使閃爍體分子電離和激發(fā)，退激時發(fā)出大量光子（一般光譜范圍從可見光到紫外光，并且光子向四面八方發(fā)射出去）。在閃爍體周圍包以反射物質(zhì)，使光子集中向光電倍增管方向射出去。
低本底伽瑪γ能譜儀所謂射線的能譜，是指各種不同能量粒子的相對強度分布；把它畫到以能量E為橫坐標，單位時間內(nèi)測到的射線粒子數(shù)為縱坐標的圖上是一條曲線。根據(jù)這條曲線，我們可以清楚地看到此種射線中各種能量的粒子所占的百分比。在單道中還有一個窗寬?V，使幅度大于V0+?V的脈沖亦被擋住，只讓幅度為的信號通過，單道脈沖分析器的功能是把線性脈沖放大器的輸出脈沖按高度分類：若線性脈沖放大器的輸出是0~10V，如果把它按脈沖高度分成500級，或稱為500道，則每道寬度為0.02V，也就是輸出脈沖的高度按0.02V的級差來分類。逐點增加V0，這樣就可以測出整個譜形。
低本底伽瑪γ能譜儀γ射線與物質(zhì)相互作用時可能產(chǎn)生三種效應(yīng)：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對效應(yīng)，這三種效應(yīng)產(chǎn)生的次級電子在NaI（Tl）晶體中產(chǎn)生閃爍發(fā)光；如光電效應(yīng) 康普頓效應(yīng) 電子對效應(yīng)

　　圖1 ?射線在NaI（Tl）閃爍體中相互作用的基本過程

　　表1 γ射線在NaI（Tl）閃爍體中相互作用的基本過程

　　基本過程次級電子獲得的能量T

　　1）光電效應(yīng)

　　γ+原子→原子激發(fā)或→離子激發(fā)+電子（該層電子結(jié)合能）

　　2）康普頓效應(yīng)

　　γ+電子→ （散射）+反沖電子

　　按，；?為散射角，從0至zui大能量連續(xù)分布，峰值在zui大能量處。

　　3）電子對產(chǎn)生

　　γ+原子→原子+ +

　　電子對均分能量

　　核輻射與某些物質(zhì)相互作用會使其電離、激發(fā)而發(fā)射熒光，閃爍探測器就是利用這一特性來工作的。下圖是閃爍探測器組成的示意圖。閃爍探測器有閃爍體、光電倍增管和相應(yīng)的

　　低本底伽瑪γ能譜儀歸結(jié)起來，閃爍探測器的工作可分為五個相互的過程：

　　1）射線進入閃爍體，與之發(fā)生相互作用，閃爍體吸收帶電粒子能量而使原子、分子電離和激發(fā)；

　　2）受激原子、分子退激時發(fā)射熒光光子；

　　3）利用反射物和光導(dǎo)將閃爍光子盡可能多地收集到光電倍增管的光陰極上，由于光電效應(yīng)，光子在光陰極上擊出光電子；

　　4）光電子在光電倍增管中倍增，數(shù)量由一個增加到104~109個，電子流在陽極負載上產(chǎn)生電信號；

　　5）此信號由電子儀器記錄和分析。

　　通常NaI（Tl）單晶γ閃爍譜儀的能量分辨率以137CS的0.661MeV單能γ射線為標準，它的值一般是10%左右，可達6~7%。

　　低本底伽瑪γ能譜儀探測器的線性問題：

　　能量的線性就是指輸出的脈沖幅度與帶電粒子的能量是否有線性關(guān)系，以及線性范圍的大小。

　　NaI（Tl）單晶的熒光輸出在150KeV<EΥ<6MeV的范圍內(nèi)和射線能量是成正比的。但是NaI（Tl）單晶γ閃爍譜儀的線性好壞還取決于閃爍譜儀的工作狀況。

　　單道是逐點改變甄別電壓進行計數(shù)，測量不太方便而且費時，因而在本實驗裝置中采用了多道脈沖分析器。多道脈沖分析器的作用相當于數(shù)百個單道分析器與定標器，它主要由0~10V的A/D轉(zhuǎn)換器和存儲器組成，脈沖經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器后即按高度大小轉(zhuǎn)換成與脈高成正比的數(shù)字輸出，因此可以同時對不同幅度的脈沖進行計數(shù)，一次測量可得到整個能譜曲線，既可靠方便又省時。

　　由于單能γ射線所產(chǎn)生的這三種次級電子能量各不相同，甚至對康普頓效應(yīng)是連續(xù)的，因此相應(yīng)一種單能γ射線，閃爍探頭輸出的脈沖幅度譜也是連續(xù)的。

　　NaI（Tl）譜儀測得的137Cs的γ能譜

　　如下頁圖所示，測得的γ能譜有三個峰和一個平臺。zui右邊的峰A稱為*峰，這一脈沖幅度直接反映γ射線的能量即0.661MeV；上面已經(jīng)分析過，這個峰中包含光電效應(yīng)及多次效應(yīng)的貢獻，本實驗裝置的閃爍探測器對0.661MeV的γ射線能量分辨率為7.5%。

　　平臺狀曲線B是康普頓效應(yīng)的貢獻，其特征是散射光子逃逸后留下一個能量從0到的連續(xù)的電子譜。

　　峰C是反散射峰。由γ射線透過閃爍體射在光電倍增管的光陰極上發(fā)生康普頓反散射或γ射線在源及周圍物質(zhì)上發(fā)生康普頓反散射，而反散射光子進入閃爍體通過光電效應(yīng)而被記錄所致。這就構(gòu)成反散射峰。

　　峰D是X射線峰，它是由137Ba的K層特征X射線貢獻的。137Cs的?衰變體137Ba的0.661MeV激發(fā)態(tài)在放出內(nèi)轉(zhuǎn)換電子后造成K空位，外層電子躍遷后產(chǎn)生此X光子。

　　低本底伽瑪γ能譜儀【實驗內(nèi)容】

　　1.NaI（Tl）單晶γ閃爍譜儀整套裝置的操作、調(diào)整和使用，調(diào)試一臺譜儀至正常工作狀態(tài)。

　　2.137Cs、60Co的γ能譜，求出能量分辨率、峰康比、線性等各項指標，并分析譜形。

　　3.多道脈沖幅度分析器在NaI（Tl）單晶γ譜測量中的數(shù)據(jù)采集及其基本功能。

　　4.處理（包括對譜形進行光滑、尋峰，曲線擬合等）。

　　5. 測量快速電子的動量。