高纯锗探测器测量放射性活度.doc

四、实验装置高纯锗探测器X 1；高压电源X 1 ；电脑(数据处理系统)x 1；放射源152Eu (已知活度A=2.75 X04Bq);放射源241Am (未知活度)五、实验步骤1、高纯锗探测器的效率曲线图利用已知活度的放射源152Eu测量高纯锗探测器的效率曲线图：(1 )将放射源152Eu置于高纯锗探测器中间， 关闭好铅室门，在探测系统中点击“Acquire ”， 找到"MCB Properties "项，设置工作高压为 2000V，测量时间Live time为600.00s(即10min), 点击开始测量(2) 找出放射源152Eu各个能量谱线的峰值和对应的分支比3) 待测量系统显示测量时间 Live time达到设置值，找出放射源 152Eu各个能量谱线的峰值对应的全吸收峰净面积 S并记录4) 根据c=S/ £ n t单位：(Bq?s-1)计算出每个能量谱线的峰值所对应的探测效率 £，做 出探测器探测效率与能量的关系曲线2、计算得出放射源241Am的比活度(1 )将放射源241Am置于高纯锗探测器中间，关闭好铅室门，探测器参数参见 1部分步骤无需更改(测量时间：10min)，点击开始测量。

2) 找出放射源241Am的能量谱线峰值以及相应的分支比3) 待测量系统显示测量时间 Live time达到设置值，找出放射源241Am能量谱线的峰值对 应的全吸收峰净面积 S并记录4) 根据所测得高纯锗探测器的效率曲线图找到 241Am能量谱线的峰值能量对应的探测效 率&，根据c=S/ £ nt单位：(Bq?s-1)计算出放射源241Am的放射性活度 A.六、实验数据记录及问题分析1、高纯锗探测器的效率曲线图表1:放射源152Eu各项参数值放射源152Eu测量时间t : 10min 4 A=2.75 X104Bq能量(KeV)分支比(%全吸收峰净面积S探测效率e121.860352532 ±23由c=s/ e n及21.37244.62863478 ±376A=ct计算岀各项能8.24344.2100178751 ±89量对应的探测效率6.50411.0710452 i233e (注意单位换算，5.43443.91815350 i234注意S值中“土”3.10778.64537782 i270后的数值不参与3.05964.15537263 i246计算)2.461086.04524114±661.95ExceI做出高纯锗探测器的效率根据上表数据，以能量为横坐标，探测效率为纵坐标，用 曲线图，如图1 :图1:高纯错探测器效率曲线图由图1可看出，探测器的探测效 率与射线放射能量近似呈现乘幕 函数关系，对实验曲线做乘幕拟 合，得出其趋势线公式为该趋势线的R2为0.9509,近似于1， 可见该趋势线可信度高。

观察曲线图可看出当能量在200keV 与 300keV 之间和 400keV 与700keV之间时，实验曲线与拟 合趋势线符合的不太好， 推测原因为：在计算各项能量对应的探测效 率时并没有把全吸收峰净面积的误差值计算进去，并且当能量为 244.6keV，411.0keV和443.9keV时，在该能量区间，康普顿散射发生几率占主导地位，实验环境中康普顿散射本 底大，且此时分支比仅为 28%, 7%和18%,此时该放射源丫光子的发射几率很小， 因此对探测器探测造成了一定影响，故出现了较大的偏差2、计算得出放射源241Am的放射性活度表2 :放射源241Am各项参数值放射源241 Am测量时间t : 10min能量(KeV)分支比(%)全吸收峰净面积S5935.7308905±644当能量为59keV时，根据图1中的趋势线可知，将 x=59keV代入y=2512.7xA(-1.0268) 即可得此时的探测效率 s =38.18.由 c=S/ s 以及 A=ct 可知 A=S/ s ,即 A=308905/ ( 38.18X 35.7%) =2.27 X 104Bq由于在计算并测绘高纯锗探测器效率曲线图和利用 A=S/ s耳计算放射性活度时并没有考虑全吸收峰净面积的误差值，故计算所得 241Am放射性活度存在一定的误差。

七、实验结果1521、 利用利用已知活度的放射源 Eu测量高纯锗探测器的效率曲线图如图 1所示：探测器的探测效率与射线放射能量近似呈现乘幕函数关系，其趋势线公式为 y=2512.7xA(-1.0268),该趋势线的R2为0.9509，近似于1，可见该趋势线可信度高2、 当能量在200keV与300keV之间和400keV与700keV之间时，实验曲线与拟合趋势线符合的不太好，推测原因为：在计算各项能量对应的探测效率时并没有把全吸收峰净面积的 误差值计算进去，并且当能量为 244.6keV , 411.0keV和443.9keV时，康普顿散射发生几率占主导地位，实验环境中康普顿散射本底大， 且此时分支比仅为 28% , 7%和18%,此时该放射源丫光子的发射几率很小，因此对探测器探测造成了一定影响，故出现了较大的偏差3、 利用测得的高纯锗探测器探测曲线图计算出对于能量为 59keV的241Am的探测效率为 38.18,其放射性活度为2.27X 104Bq，计算所得241Am放射性活度存在一定的误差八、思考题1、高纯锗探测器的效率曲线图先高后低的原因分别是什么？当丫射线进入探测器灵敏体积内时会与探测介质发生相互作用。

当其能量小于 1022keV时，主要为光电效应以及康普顿散射， 当其能量大于1022keV时还会发生电子对效应 对于 灵敏体积不大的高纯锗探测器， 对吸收峰内的脉冲计数贡献主要来自光电效应， 因此，当能量逐渐增加时，发生光电效应的概率就逐渐减小， 同时康普顿散射的概率也越来越大， 这对吸收峰内的脉冲计数产生了一定程度的影响， 由于探测效率是由c=S/ £以及A=ct计算得到，即在探测时间，活度一定的情况下，探测效率的大小与全吸收峰净面积的大小成正比， 因此，随着能量的增长，对吸收峰内的脉冲计数产生了影响使其减少， 对探测效率的测得也相应减小2、影响探测器效率大小的因素有哪些？他们的理论计算是怎样的？（1） 几何条件：只有对着探测器的灵敏体积发射的那个立体角内的射线才有可能被记录 （不 考虑散射的影响）（2） 物质减弱因子射线从放射源发出往往要穿过源的包装材料、空气和探测器的外壳等 才能到达灵敏区不用射线在这些材料的穿透程度也不同3） 作用概率：射线达到灵敏区后与探测介质发生相互作用 探测介质的材料与尺寸不同， 产生次级带电粒子的概率也不同，因而探测效率也不同4） 记录效率：1）在探测元件中形成信号不一定会被记录下来： 对电信号形成的脉冲信号必须高于探测系统所设置的阈值， 而阈值的高低又跟噪声有关， 并且，探测系统存在死时间也会缺失一部分计数。

2）探测系统有时只做选择的测量：只探测 丫射线下面的全能峰下面的计数等等3）探测条件不一样，各种因素的影响也不同：比如测量低能粒子时探测器 的噪声影响比较大，而测量高能粒子时探测系统的分辨时间又是一大问题有上述影响因素，因此提出将探测效率分为两大类：源探测效率和本征探测效率源探测效率（绝对探测效率）： 记录脉冲数/放射源发射的粒子数（或 丫光子数）――与上述四种影响因素有关本征（探测）效率： 気=记录脉冲数/射到探测器灵敏体积内的粒子数（或 丫光子数）――与几何条件无关当只记录全能峰对应的计数时，此时的探测效率称为峰探测效率，亦可分为源峰探测效率%p和本征峰探测效率 §np：&p=全能峰内的计数 /放射源发射的光子数§np=全能峰内的计数 /射到探测器灵敏体积内的光子数九、成绩评定实验设计方案实验操作及数据 记录数据处理及实验 结论实验总结评分。