核物探5(伽玛能谱2011)-COPY
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1、RADIATION & ENVIRONMENT LABARATORY 伽玛能谱测量 核地球物理核地球物理核地球物理核地球物理主讲人主讲人 王南萍王南萍 RADIATION & ENVIRONMENT LABARATORY地球物理与信息技术学院地球物理与信息技术学院RADIATION & ENVIRONMENT LABARATORY 伽玛能谱测量 核地球物理核地球物理大纲大纲l伽玛能谱测量基本原理伽玛能谱测量基本原理l伽玛能谱测量方法伽玛能谱测量方法l天然放射性核素填图校准天然放射性核素填图校准l质量保证质量保证l数据处理及图件编制数据处理及图件编制l应用应用RADIATION & ENVIRO
2、NMENT LABARATORY 伽玛能谱测量 核地球物理核地球物理伽玛能谱测量基本原理伽玛能谱测量基本原理l伽玛辐射伽玛辐射 放射性衰变放射性衰变 伽玛射线谱伽玛射线谱 伽玛射线与物质的相互作用伽玛射线与物质的相互作用l伽玛能谱仪伽玛能谱仪RADIATION & ENVIRONMENT LABARATORY 伽玛能谱测量 核地球物理核地球物理放射性衰变放射性衰变主要放射源主要放射源:lK-40, 丰度丰度:总钾的总钾的0.0118%lU-238系列的衰变产物系列的衰变产物(子体子体)lTh-232系列的衰变产物系列的衰变产物(子体子体)l人工核素人工核素l宇宙射线宇宙射线RADIATION
3、& ENVIRONMENT LABARATORY 伽玛能谱测量 核地球物理核地球物理K-40能量计数率RADIATION & ENVIRONMENT LABARATORY 伽玛能谱测量 核地球物理核地球物理伽玛射线谱伽玛射线谱l展宽了的谱线称之为光电峰，由仪器展宽了的谱线称之为光电峰，由仪器的能量分辨率决定。的能量分辨率决定。l为何单能源（为何单能源（K-40）也存在全谱曲线？）也存在全谱曲线？l为何在低能区间有很高的计数率？为何在低能区间有很高的计数率？l谱线为何有重叠？谱线为何有重叠？l如何识别不同的核素？如何识别不同的核素？l如何测定核素的含量（活度）？如何测定核素的含量（活度）？RAD
4、IATION & ENVIRONMENT LABARATORY 伽玛能谱测量 核地球物理核地球物理伽玛射线与物质的相互作用伽玛射线与物质的相互作用l伽玛射线在被仪器记录之前伽玛射线在被仪器记录之前l与地下介质作用与地下介质作用l与空气作用与空气作用l与探测器的材料作用与探测器的材料作用RADIATION & ENVIRONMENT LABARATORY 伽玛能谱测量 核地球物理核地球物理伽玛能谱仪伽玛能谱仪l探测器探测器l能量区分与计数能量区分与计数l能量分辨率能量分辨率l能量道与能量窗能量道与能量窗RADIATION & ENVIRONMENT LABARATORY 伽玛能谱测量 核地球物理
5、核地球物理探测器探测器l1.闪烁探测器闪烁探测器l2.半导体探测器半导体探测器RADIATION & ENVIRONMENT LABARATORY 伽玛能谱测量 核地球物理核地球物理l死时间死时间 在脉冲成形时间内，不能记录新的脉冲。在脉冲成形时间内，不能记录新的脉冲。 大晶体探测器要做死时间修正大晶体探测器要做死时间修正l脉冲堆积脉冲堆积 两个等待处理的脉冲同时到脉冲幅度分两个等待处理的脉冲同时到脉冲幅度分析器。通常在高计数率的情况下发生。析器。通常在高计数率的情况下发生。 不能修正。不能修正。 RADIATION & ENVIRONMENT LABARATORY 伽玛能谱测量 核地球物理核
6、地球物理 NaI(Tl)闪烁计数器 RADIATION & ENVIRONMENT LABARATORY 伽玛能谱测量 核地球物理核地球物理闪烁计数器1. NaI(Tl)闪烁计数器RADIATION & ENVIRONMENT LABARATORY 伽玛能谱测量 核地球物理核地球物理闪烁体光电倍增管光导光屏蔽光阴极信号输出高压电源闪烁计数器结构示意图RADIATION & ENVIRONMENT LABARATORY 伽玛能谱测量 核地球物理核地球物理闪烁计数器工作原理1.射线与闪烁体物质作用，闪烁体原子、分子 电离或激发；2.电离或受激原子、分子回到基态，放出光子；3.光子经光导打到光电倍增
7、管上；4.经过多个打拿级倍增，阳级收集后输出电流 或电压。RADIATION & ENVIRONMENT LABARATORY 伽玛能谱测量 核地球物理核地球物理光阴极阳极01001000 V打拿级光电倍增管结构及工作原理光子打出电子RADIATION & ENVIRONMENT LABARATORY 伽玛能谱测量 核地球物理核地球物理NaI(Tl)NaI(Tl)闪烁探测器特性参数闪烁探测器特性参数（1 1）发光效率）发光效率 C C发光发光表示闪烁体将所吸收的辐射能量转变为光能表示闪烁体将所吸收的辐射能量转变为光能的性能，也称为以能量转换效率，常用光输的性能，也称为以能量转换效率，常用光输出
8、出S S来表示。来表示。 S Sn n光子光子E E S的单位是光子数/MeV。RADIATION & ENVIRONMENT LABARATORY 伽玛能谱测量 核地球物理核地球物理NaI(Tl)NaI(Tl)闪烁探测器特性参数闪烁探测器特性参数（1 1）发光效率）发光效率 C C发光发光 光输出与发光效率的关系为：光输出与发光效率的关系为： C C发光发光 n n光子光子hvhv平均平均E E S S hvhv平均平均。RADIATION & ENVIRONMENT LABARATORY 伽玛能谱测量 核地球物理核地球物理NaI(Tl)NaI(Tl)闪烁探测器特性参数闪烁探测器特性参数（2
9、 2）发光时间）发光时间 单位时间内发出的光子数称为发光强度单位时间内发出的光子数称为发光强度 I I（t t）dNdN光子光子/ /dt dt N N0 0（e e- t / - t / ) N N0 0为为t=0t=0时受激的奶发光的原子（或分子）时受激的奶发光的原子（或分子）数。数。RADIATION & ENVIRONMENT LABARATORY 伽玛能谱测量 核地球物理核地球物理工作原理工作原理l闪烁体特性闪烁体特性ln光子光子= E0 K1 C发光发光 /hv平均平均lV= Q0 /C= E0 K1 C发光发光 T透明透明 G收集收集 K2 Me /hv平均平均lC发光发光-发光
10、效率发光效率RADIATION & ENVIRONMENT LABARATORY 伽玛能谱测量 核地球物理核地球物理输出电压脉冲输出电压脉冲两个过程：两个过程：核辐射转换为光（由闪烁体完成）核辐射转换为光（由闪烁体完成）闪烁光转换为电脉冲（由光电倍增管完闪烁光转换为电脉冲（由光电倍增管完成）成）光电倍增管阳极形成的电流经光电倍增管阳极形成的电流经RCRC电路转电路转变为电压脉冲变为电压脉冲 /()0max()RCQRCVCRADIATION & ENVIRONMENT LABARATORY 伽玛能谱测量 核地球物理核地球物理- -光电倍增管的渡越时间，指光子到光电倍增管的渡越时间，指光子到达光
11、阴极的瞬间至阳极输出脉冲达到基达光阴极的瞬间至阳极输出脉冲达到基某一指定值之间的时间间隔。某一指定值之间的时间间隔。 /()0max()RCQRCVCRADIATION & ENVIRONMENT LABARATORY 伽玛能谱测量 核地球物理核地球物理NaI(Tl)NaI(Tl)闪烁计数器闪烁计数器输出脉冲的辐度与入射射线的能量成正输出脉冲的辐度与入射射线的能量成正比。比。输出脉冲的个数与入射粒子的个数成正输出脉冲的个数与入射粒子的个数成正比。比。RADIATION & ENVIRONMENT LABARATORY 伽玛能谱测量 核地球物理核地球物理探测效率l对对粒子的探测效率接近粒子的探测
