Компьютерная гамма - спектрометрия 3 (без пластмассы) (1181124), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Чаще всего разрешение указывают для энергиигамма-линии 137Cs (661,7 кэВ).Принципиальная блок-схема гамма-спектрометра, изучаемого в даннойработе, показана на рис. 4.6Рис. 4. Принципиальная блок-схема спектрометраНа этом рисунке: 1 – сцинтиллятор, 2 – ФЭУ, 3 – предусилитель импульсов,4 – высоковольтный блок питания для ФЭУ, 5 – блок преобразованияаналоговых импульсов с ФЭУ в цифровой код (АЦП), 6 – компьютер длясбора данных, их обработки и хранения.ФЭУ со сцинтиллятором и блоком питания установлены на отдельнойподставке. В нашей работе на разных установках (стендах) в качестве сцинтиллятора используются кристаллы NaI(Tl) с размерами 4550 мм и 2025.I.
Порядок проведения работы1. Включите компьютер и питание экспериментальной установки. Откройте под своим именем папку, в которую будете записывать полученные данные. Переписав эти данные на внешний носитель (флешку),Вы сможете дома обрабатывать полученные результаты.2. Войдите в программу через значок ПРОГРЕСС на рабочем столе компьютера.3. Выберите меню СТЕНД № номер установки, которая у вас подключена к компьютеру (этот номер указан на самой установке).4.
Установите перед сцинтиллятором образец с источником 22Na. Проверьте, что переключатель коэффициента усиления на блоке управления экспериментальной установки находится в положении 4 (крайнее ПУСК. Примерноправое положение). Выберите в меню пункт:)через 200 секунд (время в секундах отображается внутри значкавыберите в меню пункт: СТОП для остановки счета.
На экранеотображается спектр источника. Вертикальный масштаб отображенияспектра можно менять путем перемещения указателя мыши по полюспектра при нажатой левой кнопке мыши.После окончания счета убедитесь, что оба пика полного поглощенияотображаются вблизи правого края спектра. Если это не так, то надопровести повторное измерение, предварительно изменив положениепотенциометра Опорное напряжение на блоке управления экспери7ментальной установки и выбрав в меню пункт: ОЧИСТКА.Увеличение опорного напряжения приводит к растяжению спектра погоризонтальной оси и смещению пиков полного поглощения вправо.Внимание! После того, как выбрана необходимая величина опорногонапряжения, менять его нельзя.
В противном случае будет нарушенакалибровка спектрометра.5. Проведите измерение фона. Для этого уберите от детектора источник22Na. Выберите в меню пункт ОЧИСТКА, затемПУСК. Примерно через 10 минут остановите счет, выбравСТОП. Убедитесь, что на полученной картине фонового спектра отсутствуют какие-либо фотопики.6. Снова установите перед сцинтиллятором образец с источником 22Na.Выберите в меню пункт: ОЧИСТКА, затем ПУСК. СТОП.
НаПримерно через 10 минут остановите счет, выбравжав на вертикальный репер (вертикальная прямая линия) левой кнопкой мыши, можно подвести его к центру 1-го и 2-го пиков и определитьномера каналов, которые соответствуют их максимумам. Номера каналов отображаются также на горизонтальной оси. Для проведения болееточных измерений программа позволяет аппроксимировать фотопик вспектре функцией Гаусса (гауссианом), лежащей на наклонной прямойлинии. Предварительно растяните участок спектра так, чтобы интересующий вас пик был подробно прорисован на экране.
Для изменениявертикального масштаба отображения спектра нажмите левую кнопкумыши и двигайте ее вверх или вниз. Для изменения горизонтальногомасштаба отображения спектра переместите мышью край горизонтальной полосы прокрутки, находящейся на шкале абсцисс графика.
Длявыделения участка спектра на экране присутствуют два маркера (двевертикальные прямые линии). Мышью переместите левый маркер наначало выбираемого спектра (слева от пика полного поглощения(ППП)), а правый – в его конец. Для аппроксимации участка спектрагауссианом выберите в меню пункт: РУЧНАЯ ОБРАБОТКАППП ОБРАБОТАТЬ ППП. Положение максимума гауссиана и егоширина на половине высоты отобразятся в окне задачи (пунктыПОЗИЦИЯ и РАЗРЕШЕНИЕ), а поверх измеренного спектра будетпостроена аппроксимирующая функция. Переместите маркеры влево(вправо) и повторите обработку, добиваясь наилучшего описания спектра аппроксимирующей функцией. Запишите положения максимумов иширины 1-го и 2-го пиков для 22Na.
Данным двум пикам полного поглощения соответствуют две линии -излучения с энергиями 0,511 МэВи 1,275 МэВ. Определите номер канала края комптоновского рассеяния, подводя к нему один из двух вертикальных реперов. На рисунке 5показано, как следует измерять энергию фотопика и края комптоновского спектра. Проведите аналогичные измерения для образцов с источником 137Cs (у него одна линия -излучения с энергией 0,662 МэВ) и860Co (у него две линии -излучения с энергиями 1,332 МэВ и 1,173МэВ).Рис.
5. Положения фотопика (2) и края комптоновского спектра (1).7. Проведите аналогичные измерения для образцов с источниками 241Amи 152Eu. Следует отметить, что в спектре источников, испускающих несколько линий -излучения, могут присутствовать так называемые пики суммы, которые соответствуют сумме энергий отдельных квантов, одновременно попавших в сцинтиллятор. Интенсивность пикасуммы заметно слабее интенсивности пиков полного поглощения.8.
Включите осциллограф. Убедитесь, что коаксиальный кабель соединяет разъем ВХОД на блоке экспериментальной установки со входом одного из каналов осциллографа. Переведите осциллограф в ждущий режим временной развертки. Установите переключатель временной развертки осциллографа в положение 2 мкс/дел, а переключатель вертикального усиления канала в положение 10 мВ/дел. Плавно вращаяручку УРОВЕНЬ, получите на экране осциллографа устойчивое изображение импульсов с выхода ФЭУ.
Для лучшего наблюдения импульсов можно приставить к экрану осциллографа специальный резиновыйкожух, предохраняющий от внешней засветки. Зарисуйте в тетрадь несколько импульсов с указанием временного масштаба по горизонтальной оси.9. После проведения всех указанных измерений, перейдите в стенд с другим размером сцинтиллятора и проведите там измерение гамма-спектраот радиоактивного источника 137Cs.10.
Сравните получаемые спектры 137Cs и объясните различие в них.9II. Обработка результатовВ каждом спектре определите номера каналов, отвечающие центрам пиков полного поглощения излучения от радиоактивных источников 22Na, 137Cs.Этим каналам присваивают соответствующие табличные значения энергий ипроводят линейную аппроксимацию зависимости энергии от номера каналадля данного гамма-спектрометра при данной геометрии измерения и настройках гамма-спектрометра. Постройте калибровочный график зависимости номера канала Ni от энергии - кванта Ei : Ni aEi b .1. Используя калибровочный график, определите для всех остальных источников значения энергии пиков полного поглощения Ei , их ширинына половине высоты Ei и энергетическое разрешение Ri .
Результатысведите в таблицу:ИсточникNiNiEi , МэВEi , МэВRi………………В этой таблице Ni – номер канала, соответствующий пику полного поглощения, Ni – ширина этого пика на половине высоты.2. По результатам измерения энергии края комптоновского поглощенияпостройте график, по одной оси которого отложите экспериментальныезначения, а по другой расчетные значения этой энергии.3. Для проверки зависимости (6), постройте по полученным данным график Ri2 f 1 Ei .
Значение минимальной энергии для 241Am, из-забольшой погрешности, исключите.4. Форма импульсов на выходе ФЭУ определяется выражением:U (t ) const etRCt01 e,(7)где 0 – время высвечивания сцинтиллятора, а RC – постоянная времени( R и C – сопротивление и емкость в анодной цепи ФЭУ). Выражение(7) справедливо при RC >> 0 . Обычно выбирают RC (5 10) 0 .
По зарисованным импульсам (см. пункт I, 8) оцените величину 0 (по переднему фронту импульса) и постоянную времени RC (по заднему фронтуимпульса).5. Постройте график зависимости энергии пика обратного рассеяния отэнергии.6. Вычислите энергию наблюдаемого характеристического излучения изсвинца, служащего защитой спектрометра от внешнего излучения.10.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
