对利用伽马能谱仪测量铅板质量吸收系数实验改进.doc

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1、对利用伽马能谱仪测量铅板质量吸收系数实验的改进0519021杨文彬摘要：分析利用伽马能谱仪测量铅板质量吸收系数实验的误差来源，提出改进方法并用改进后的实验装置测量铅板及铜板的质量吸收系数。关键词：伽马能谱仪铅板质量吸收系数康普顿散射引言：本实验原有装置在测量铅板的质量吸收系数时，没有任何的禁闭措施，不能有效的束缚将γ光子束以保证垂直入射待测铅板，从而造成很大误差。改进该装置并用改进后的装置实测铅板的质量吸收系数，并与原来测的数据进行比较。理论及实验部分：实验仪器：北京精密仪器厂γ能谱仪实验装置：NaI闪烁探头，NIM机箱，高压电源，低压电源，线性放大器，脉冲多

2、道幅度分析器，示波器，电脑，质量厚度分别为2.82g/cm和1.41g/cm的铅块若干。实验原理：铅块的质量吸收系数为u。由衰减方程Ix=I。其中=n为吸收系数，为散射界面，x为垂直方向上的投射深度。Io和Ix分别为入射到铅板γ光子总通量和在x深度处γ光子的通量。若吸收物质的质量厚度用（g/cm）表示，则u=n，即：Ix=I。实验方法及改进：我们的实验装置如图所示（简图）:如图所示，我们在实验中以不加pb片时接收到的信号（Cs137全能峰面积）为Io，再分别加1-5块铅块，得到I1-I5，再对xi和ln(Ii/Io)进行线性拟合，进而得到质量吸收系数u。实验条

3、件：t=300s高压460v增益：100.0微分：0.5积分：0.5实验数据及处理如下：铅块板数光电峰总面积左道址右道址076586450567159213451564247269451567337978453566430330454565524268454568本底1963450565进行处理后，线性拟合如图：得到u=-B即u=0.239/2.82=0.085实验偏差：=*100%=21%误差分析：由于拟合度较高，仪器的不确定度也较小（在实验报告上有具体分析，这里从略）。认为导致误差产生的主要来源是没有保证γ光子在垂直于pb板方向上传播。因此接收到的γ光子的

4、光强的方向不能保证都是垂直方向上的，还包涵有大量不是垂直投射而是发生散射后混进接收器的γ光子。对于存在偏角的影响，具体分析如下：1，由于u针对的是垂直的衰减系数，因为不同角度下，γ光通过的距离不同，斜线经过更厚的pb，衰减更多。而我们把这些斜射线都当成是垂直入射的。因此u会偏大。但是事实上，由于角很小，斜线的长度为d/d.因而u的偏大程度应该很小，可以忽略不计。2，γ光子在pb中存在康普顿散射。偏角为的γ光子束进入pb板发生康普顿散射后，可能进入接收器，成为透射光子的一部分。因而，当存在斜入射的γ光子束而没有限制让其完全垂直入射时，接收到的γ光子比理论值要多，

5、即Ix偏大，从而u偏小。发散的范围越大，发生散射进入吸收器的越多，Ix的偏差越大，u的测量误差也就越大。基于上述考虑，要想减少误差，就要尽量减小γ光源发出光子束的范围角。最好能够让γ光束只从一个小孔出来，从而保证垂直入射铅板。为了验证前面的想法，设计实验改进如下：改进后的实验装置如图：如图，γ射线被局限在一条很细的直线上，实验中为2mm。防护铅块为7块3.03g/cm的铅块。这样，可以认为γ源发出的光束被局限在这条2mm狭缝内，其它角度的光束均被挡掉。实验条件：t=300s高压460v增益：100.0微分：0.5积分：0.5测得数据如下:铅块板数光电峰总面积左

6、道址右道址0471514545651357214535682277654575653138314505654659545156555460450565本底1963450565注：测三块铅板的那个点时出现两个光电峰，后多次测量并无出现，应该是实验条件改动所致。4，5两个点由于光强太弱，没有形成明显的峰。取点如图：明显的，第四个点偏差过大，即实验条件改动所致；而后面两个点由于光强过弱，无法形成峰，本底电流对其影响明显，相对误差过大。将这三个点舍弃拟合如下：得到u=-B即u=0.280/2.82=0.099实验偏差：=*100%=7%相比于不加防护片时21%的实验误

7、差，加上防护片误差大大减小。但由于有效点过少，难以排除偶然因素造成的偏差，无法让人信服，因而还不能断言将γ光束固定在很小的范围内以直射铅板可以更加准确的测量铅板的吸收系数的想法是正确的。为了得到较为令人信服的结果，重做实验如下：选择辐射更强的Cs137源及更薄的铅板（质量厚度为1.41g/cm）其余条件不变：实验条件：t=300s高压460v增益：100.0微分：0.5积分：0.5结果如下：铅板块数光电峰面积左道址右道址06389034044415569234545024934334644734427335545343824935745653412935045

8、4630570342448本底2657