自然伽马能谱探头实用教案.pptx

会计学
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自然(zìrán)伽马能谱探头
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在我们感兴趣的地层里通常发现的天然放射性元素有钾和所谓钍系及铀系元素，后两者是由钍、铀开始的同它们的放射性子元素处于平衡(pínghéng)状态的一个元素族。每个元素发射在上述元素或元素族中具有特征数量和能量的伽马射线。
四、自然伽马射线探测器
对γ射线的探测有多种方法：电离室、盖革计数管、碘化钠晶体和半导体探测器等。
目前常用的就是碘化钠晶体探测器。碘化钠晶体，它是透明的单晶体，有纯的和加铊的两种，化学符号为NaI和NaI(Tl),经常使用的是后者，~%的铊时，发光的效率最好，可以达到12%，相对NaI晶体为230%。
NaI(Tl)目前仍然是探测γ射线的最好闪烁体，原因如下：因为它含有高原子序数的元素碘，它可以制成大块，因而对γ射线的探测效率较高。例如Φ40*25mm的NaI(Tl)晶体，对于小于100Kev的γ射线探测效率近100%，而对于1MKev的γ射线效率约40%。原子序数（Z）大，光电效应占的比例也大，有利于能量测量；NaI(Tl)的能
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量转换效率高，因而它是所有实用的闪烁体中能量分辨率最好的一种，对137Cs的 662Kev γ射线分辨率可达5~6%；密度大，这有利于测量高能量的电子和γ射线；制造相对容易，可以做成各种形状和大小的晶体，最常见的是园柱形，尺寸有大有小。
碘化钠晶体的最大缺点(quēdiǎn)是容易潮解，吸收空气中的水份发黄变质而不能使用，因此必须装在密闭的盒子内。通常是放在铝套中，有一面是透明性很好的光学玻璃，它与晶体之间加一点硅油，铝外套与晶体之间填进干燥的氧化镁反射层，使晶体向四面八方发出的光被反射后大部分透过玻璃进入光电倍增管，因此可以提高光的收集系数。通常，射线是通过铝窗（或铍窗）入射。封装的外壳还可以对晶体起机械保护作用。
五、光电倍增管
主要有光阴极、电子光学输入系统、二次发射倍增系统和阳极组成的光电倍增管放入抽真空的玻璃筒内，做成真空电子器件。
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光电倍增管的作用就是把闪烁体发出的微弱的光转变成电子，然后经过多次倍增变成一个可以记录的电脉冲信号，光电转换由光阴极来实现，当光子作用在光阴极上面时由于光电效应能产生电子来，倍增是由一系列倍增极所组成的倍增系统来完成的。当一个能量较高的快速电子作用在倍增极上时，倍增极上就会发射出许多个电子（即二次电子发射效应）。工作时从光阴极K到各种倍增极一直到阳极加上依次递增的电压。闪烁光落到光阴极上所产生的电子，经阴极电子光学系统加速和聚集后，打到第一个倍增极D1上，倍增极受到电子轰击后就发射出更多的电子，电子增加的倍数称为二次倍增系数，一般3~6倍，这些二次电子又被电场加速和聚集后，打到第二个倍增极D2上，再次得到倍增，这样不断的倍增下去(xià qù)（通常有8到13个倍增极），最后，被放大了许多倍的电子流就由阳极A数集。
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六、伽马射线与物质的相互作用
伽马射线与物质的原子在一次碰撞中能损失其大部或全部能量，伽马射线束在通过物质时，其强度按指数规律衰减。伽马射线与物质的作用主要是光电效应、康普顿效应和电子对效应。
光电效应：当一个能量为hv的伽马量子（光子）进入一个原子并消失，这时就产生了光电效应，并发射一个高速(ɡāo sù)电子。这个电子能量为 hv - E ，或是光子能量减去电子的结合能。当伽马射线的能量低于大约150Kev时，光电效应在三个过程中占最主要的地位。
康普顿散射：一个能量为hv的伽马量子（光子）进入原子，以减低的能量hv١散发出去 ,并打出一个反冲电子，这个过程就是康普顿散射。
电子对效应：一个能量为hv的伽马量子（光子）进入核的范围并消失，发射一个电子对，这个过程叫做电子对的产生。
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当伽马射线穿过物质时，与物质的原子发生光电效应、康普顿效应和电子对效应，其总截面为三种效应截面之和。
因每种效应对于吸收介质的原子序数和入射的伽马射线的能量都有一定的依赖(yīlài)关系，因而对于不同的吸收物质和能量区域，每种效应对总截面的贡献是不同的。由此看到：
1）对于低能伽马射线和原子序数高的吸收物质，光电效应占优势；
2）对于中能伽马射线和原子序数低的吸收物质，康普顿效应占优势；
3）对于高能伽马射线和原