闪烁计数器与γ能谱测量
- 实验负责人:楼建玲
- 小组成员:张高龙、乐永康
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1、科学素养
2、分层次实验教学内容
a)基础内容
- 闪烁体探测器的基本构成(可以以NaI谱仪为例),以及各部分的功能作用。
- γ射线与物质的相互作用,NaI谱仪测量到的137Cs能谱图中全能峰,反散射峰,康普顿平台等的来源解释。
- 闪烁体探测器的基本性能,例如:能量分辨率,能量刻度方法等。
b)提升内容
- 利用示波器观测NaI的信号,认识全能峰,康普顿平台等。
- 学会利用示波器判定能量分辨率好坏。
c)进阶内容
- 加入多道采集卡,对比单道谱和多道谱。
- 调节主放大器的各个参数,利用多道能谱观察各个参数对能量分辨率的影响,解释背后的物理原因。
d)高阶内容
- 深入理解反散射峰的成因。改变衬底材料的种类和厚度,改变源距离闪烁体的距离,源距离衬底材料的距离等实验条件,观察反散射的大小(或者相对于全能峰的大小),理解影响反散射峰大小的因素有哪些。
- 对比不同闪烁体探测器的性能差别。可以尝试对比2英寸大小,3英寸大小的同类闪烁体的性能差别;也可以尝试对比同尺寸的不同材料闪烁体的性能差别。
3、能力培养
- 核物理实验的基础知识的培养。掌握探测器的基础探测知识,掌握NIM机箱,高压,放大,单道,计数器,多道等电子学插件的基本功能和操作方法。为后续核物理实验打下基础。
- 操作规范,包括放射源的操作使用规范,核物理实验的基本操作规范。
- 对比分析能力,对谱仪基本性能的分析能力;对比分析不同谱形的物理成因。
4、知识点
- 核物理实验的基本构成,探测器+电子学+获取系统。
- 闪烁体探测器的优缺点。
- γ射线与物质的相互作用,光电效应,康普顿散射,电子对效应等。
- 谱仪的性能,重点讲解能量分辨率,能量刻度等。
- 测量到的能谱的各部分成因,重点解释单能γ射线为什么会产生连续的能谱。
- 2MeV的γ能谱预言,重点解释会不会测量到511keV的“单能峰”。
5、学科关联
- 工业纸张测厚。
- 康普顿散射。
6、延伸实验
- 能量分辨率的影响因素
- 反散射峰大小的影响因素
- 不同闪烁探测器性能对比研究(见已发表的文章,如下:
- 谷钲伟,闫文奇,张高龙等,溴化镧、碘化钠和塑料闪烁探测器性能比较,《实验室研究与探索》,Vol34 (4) (2015) 64.)
- 闫文奇,谷钲伟,张高龙等,溴化镧探测器时间分辨率的测量,《物理实验》,Vol.34(11),46 (2014).