复旦大学：《核辐射探测与测量方法》课程教学资源（课件讲稿）12 带电粒子的能量及能谱测量

什么是脉冲幅度谱?什么是能谱? 何为能量刻度?它是如何进行的? ·带电粒子的典型能谱是怎样的?能量分辨率如何描述?影 响能量分辨率的因素有哪些? 带电粒子能量测量有几种方法?各有何利弊? 吣α能谱仪有哪些种类?各自的能量分辨率可达多少? 电磁场+通道倍增器的方法在探测β射线(或电子)能谱方 面的优缺点是什么? 影响半圆型磁谱仪性能的几个物理量是什么?各自的定义 是怎样的? ·感兴趣的同学:试分析球偏转静电分析器的性能指标与哪 些因素有关。 思考题: 半导体能谱仪在测量β射线能谱时有什么缺点? keV低能电子的能谱该如何测量?

•什么是脉冲幅度谱？什么是能谱？ •何为能量刻度？它是如何进行的？ •带电粒子的典型能谱是怎样的？能量分辨率如何描述？影 响能量分辨率的因素有哪些？ •带电粒子能量测量有几种方法？各有何利弊？ •α能谱仪有哪些种类？各自的能量分辨率可达多少？ •电磁场+通道倍增器的方法在探测β射线（或电子）能谱方 面的优缺点是什么？ •影响半圆型磁谱仪性能的几个物理量是什么？各自的定义 是怎样的？ •感兴趣的同学：试分析球偏转静电分析器的性能指标与哪 些因素有关。 思考题： •半导体能谱仪在测量β射线能谱时有什么缺点？ •keV低能电子的能谱该如何测量？

带电粒子的能量及能谱测量

带电粒子的能量及能谱测量

重带电粒子:α、P、D、T 带电粒子 轻带电粒子:e+、e、β 能谱:粒子强度随能量的变化曲线

能谱: 粒子强度随能量的变化曲线。 带电粒子 重带电粒子：、P、D、T 轻带电粒子：e + 、 e -、

能谱测量 n=E/→O=ne=eE/hp VI=O/CFeE/(w Ce →0∝E →V1∝E V2=AV Aee/(wCe →V2∝E 电荷灵 线性 计算机 敏前置 多道 放大器 放大器 分析器 h=BV2=BAeE/(wCe 电离室能谱仪的方框图 →h=KE haE线性是能谱测量系统的一个关键

能谱测量 n=E/wQ=ne＝eE/w Q E V1=Q/Cf=eE/(wCf ) V1E V2=AV1=AeE/(wCf ) V2E h=BV2=BAeE/(wCf ) h=KE h E  线性是能谱测量系统的一个关键 V0 电荷灵 敏前置 放大器 线性 放大器 计算机 多道 分析器 电离室能谱仪的方框图

脉冲幅度谱 半高全宽△ 单能带电粒子的脉冲幅 度谱呈现出单峰的特点。 h(道数) 脉冲幅度谱:粒子强度随脉冲幅度的变化曲线

脉冲幅度谱 单能带电粒子的脉冲幅 度谱呈现出单峰的特点。 半高全宽h h h （道数） 计数 脉冲幅度谱: 粒子强度随脉冲幅度的变化曲线

能量刻度 在能谱测量系统中,线性放大器输出脉冲幅度V与入射粒子能 量E应具有线性关系,这里的V指脉冲幅度分布的中心位置的幅 度值。若输出脉冲幅度与入射粒子能量具有良好的线性关系, 则有: E=K1·V2+K2 而多道脉冲幅度分析器也应具有良好的线性,h∝H2 听以: E=G·h+E 变换系数,单位 零道址对应的粒子能量, 为[ Kev/ch 称为零截 E与h的函数关系,称为能谱仪的能量刻度曲线

在能谱测量系统中，线性放大器输出脉冲幅度V2与入射粒子能 量E应具有线性关系，这里的V2指脉冲幅度分布的中心位置的幅 度值。若输出脉冲幅度与入射粒子能量具有良好的线性关系， 则有： E K1 V2  K2   而多道脉冲幅度分析器也应具有良好的线性， h V2 所以： E G h  E0   变换系数，单位 为[KeV/ch] 零道址对应的粒子能量， 称为零截 能量刻度 E与h的函数关系，称为能谱仪的能量刻度曲线

能量刻度通常是对一组已知能量的放射源进行测量来完成的。 E↑入射粒子的能量 EEE 能量刻 度曲线 道址 E h

能量刻度通常是对一组已知能量的放射源进行测量来完成的。 h E E0 G E1 E2 E3 2 h1 h3 h 入射粒子的能量 道址 能量刻 度曲线

采用金硅面垒半导体a谱仪测得的脉冲幅度谱 h 5.486MeV E 4 Am Ti=433a a15443128% 14. 8 KeV FWHM 5.443M 线性拟和 E=E1+ E2-E1 h-h) h,-h 为提高能量刻度的精度,可以采用更多的已知能量的峰进行能量刻度

( ) 1 2 1 2 1 1 h h h h E E E E     线性拟和   为提高能量刻度的精度，可以采用更多的已知能量的峰进行能量刻度。 采用金硅面垒半导体α谱仪测得的脉冲幅度谱 h2 E2 h1 E1 2 5.486 85.2% 1 5.443 12.8% 241Am T1/2=433a 237Np

半导体制冷的金硅面垒半导体α谱仪的能量刻度曲线 最小二乘法 6.5距离:15mm:1.87keV/道;FWHM=12.2keV 6.115 6.071 >2 5 239Pu5.305x 5.486 5.157 7 N 241Am R>0.99 4.787 100 150 200 250 道数 对测量点进行线性拟和可得到能量刻度关系式E=A+Bh, 线性拟和的相关系数体现了系统线性的好坏R→1。 作业:如何用语言来准确的叙述怎样进行能量刻度?

对测量点进行线性拟和可得到能量刻度关系式E＝A＋Bh， 线性拟和的相关系数体现了系统线性的好坏R1。 最小二乘法 半导体制冷的金硅面垒半导体α谱仪的能量刻度曲线 R>0.99 作业：如何用语言来准确的叙述怎样进行能量刻度？

带电粒子的典型能谱 5.486(86 计 5.443012.7 5.389(13) 5.5130.12 5.545(0.2 能量

带电粒子的典型能谱 能量