试验6符合法测量放射源活度

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1、实验 6 符合法测量放射源活度实验目的1. 学习符合测量的基本方法。2. 学会用符合方法测定 60Co 放射源的绝对活度。实验内容1. 调整符合系统参量，选定工作条件，观察各级输出信号波形及其时间关系。2. 测量符合装置的分辨时间。3. 用 -符合方法测量 60Co 级联衰变放射性绝对活度。原理符合技术是利用电子学的方法在不同探测器的输出脉冲中把有时间关联的事件选择出来。选择同一时刻脉冲的符合称为瞬时符合。 选择不同时的， 但有一定延迟时间联系的脉冲符合称为延迟符合。而排斥同一时刻脉冲或时间关联脉冲的技术就是反符合或延迟反符合。符合法是研究相关事件的一种方法。符合技术在核物理的各领域中都获得了

2、广泛的应用，如测量放射源活度、研究核反应产物的角分布、 测定核激发态的寿命、角关联、测量飞行粒子的能谱、研究宇宙射线和实现多参数测量等。1. 符合的分辨时间探测器的输出脉冲总有一定的宽度，在选择同时事件的脉冲符合时，当两个脉冲的起始时间差别很小， 以致符合装置不能区分它们的时间差别时，就会被当作同时的事件记录下来。符合装置具有一定的时间分辨能力。符合装置所能够区分的最小时间间隔，就称为符合的分辨时间，它的大小与输入脉冲的形状、持续时间、符合电路的性能有关。分辨时间是符合装置的基本参量，它决定了符合装置研究不同事件的时间关系时所能达到的精确度， 对于大量的独立事件来说，两个探测器的输出信号同时发

3、生在时间内， 这时符合电路也输出符合脉冲，但这个事件是不具有时间关联的事件，这种符合称偶然符合。 例如某个核在某时刻发生衰变，其 粒子被 探测器记录， 但级联的 射线却没有被 探测器记录到， 如果此时恰好有另一个核的射线被 探测器记录到， 那么这两个来自不同原子核的 和 射线在符合电路中产生的符合就是无时间关联事件间的符合即属偶然符合。假定两道输入的脉冲均为理想矩形脉冲，其宽度为，偶然符合的计数率和两个输入道的计数率分别由 nrc、 n1、 n2 表示，则：nrc2 n1 n2nrc（1）2n1n2显然，减少，能够减少偶然符合几率，但是减少到一定程度时，由于辐射进入探测器的时间与输出脉冲前沿之

4、间存在统计性的时间离散，如同时事件的脉冲可能因脉冲前沿的离散而成为时距大于符合电路的分辨时间 ，则在符合电路中不会引起符合计数，从而造成真符合的丢失。2. 测量符合分辩时间的两种方法：（ 1） 偶然符合方法测量分辨时间测量偶然符合计数率 nrc、单道计数率 n1 和 n2，根据（ 1）式就可以得到符合分辨时间 。其中 n1、 n2 应是两个独立的放射源或是时间上无关联的粒子在两个探测器中分别引起的计数率； nrc 应纯粹是偶然符合，但实际测出的符合计数率中还包括本底计数率nb。本底计数率是由宇宙射线贯穿两个探测器和周围物体中剩余放射性核素的级联衰变、以及散射等产生的符合计数而构成的。所以实际测

5、出的符合计数率为nrcnrcnb2 n1n2nbnrcnb（ 2）2n1n2在一定的实验条件下可认为本底符合计数率nb 是不变的， 则 nrc 和 n1 n2 是直线关系。 通过改变放射源到探测器的距离使n1、 n2和 nrc 改变，作出几组 nrc和 n1n2的数据，用最小二乘直线拟合，就可以求得直线的斜率2和截距 nb。（ 2）利用测量瞬时符合曲线的方法来测定符合的分辩时间实验所用的符合测量装置如图1 所示。用脉冲发生器作脉冲信号源，人为地改变两输入道的相对延迟时间 td 时，符合计数率随延迟时间t d 的分布曲线称为延迟符合曲线。对于瞬发事件， 即发生的时间间隔远小于符合的分辨时间的事件

6、， 测得的延迟符合曲线称为瞬时符合曲线，如图 2（ a）所示。由于标准脉冲发生器产生的脉冲基本上没有时间离散，测得瞬时符合曲线为对称的矩形分布。通常把瞬时符合曲线的宽度定为2。称为电子学分辨时间。实际上，脉冲前沿的时间离散是探测器输出脉冲所固有的。用放射源60Co 的 -瞬时符合信号，作瞬时符合曲线的测量，其结果如图2（ b）所示。以瞬时符合曲线的半宽度FWHM来定义符合分辩时间（即最高符合计数率一半处的全宽度2 ）。 又称物理分辩时间。在慢符合（ 10-7 秒）情况下，。3. -符合测量放射员绝对活度的方法当 60Co 衰变时， 同时放出 及 射线， 称为级联辐射，所示的实验装置作 -符合。

7、两个探测器都采用闪烁计数器。测量 粒子，它对 射线虽然也很灵敏，但探测效率低。 探测器用60年)NaI(Tl) 闪烁体，并外加铝屏蔽罩，Co (5.27将 60Co 发出的 射线完全挡住，而只能测量 射线。设 60Co 的放射源的活度为其衰变图如图 3 所示。利用图 1 探测器用塑料闪烁体，用来0.31MeV-2.50MeVA0( 衰变数 /秒 )， n 0 、 n 0 及 nc0 分别表示 粒子在 探测器中引起的计数率， 射线在 探测器中引起的计数率以及 -真符合计数率。 则放射源的活度表示为：710-13 s1.17MeV11.33MeV21.33MeV060NiA0n 0n 0nc0图

8、360Co 衰变图（ 2）由上式可以看出活度只与两个输入道和符合道计数有关，与探测器的效率无关，这给测量带来很大的方便。但是从实验数据准确地得到活度A0 尚需进行一系列修正。因为实际测到的符合计数中包括了偶然符合计数、本底符合计数及-符合计数，各道计数还要扣除本底，此外还应考虑所测核素衰变图的特点，如角关联、内转换等修正因素。（1）道、 道和符合道计数的实验测定道：直接测得的总计数n 并不全是 粒子的贡献，还有本底计数率n和由 60Co 而b来的 射线引起的计数率n，所以真正的粒子的计数率为n 0n(n bn)根据 60Co 源发出的射线的能量，在放射源上加一块适当厚度的铝片，挡掉射线，此时测

9、得的 道计数率为 (nn ) 。b道：直接测得的总计数n 包含有本底计数率n b 。真正的 射线计数率为nnn 。测量有源时计数率n 及无源时本底计数率n ，两者之差即为计数率n0bb0符合道：因 探测器对 也有一定的灵敏度，所以符合测量得到的总符合计数率nc 包含有：ncnc0n cnncb其中 n c 是偶然符合计数率，一般nc0n 或 n 、 n c ，可由测得、 n 、 n 计算可得到n c2 n nn是本底计数率。 n是进入 探测器的 与 道记录的 引起的 真符合计数率。cb在 60Co 放射源上挡适当厚度的铝片，测得的两道符合计数率ncb 0 为ncb0nncb2 (n bn)nn

10、 ncbncb02 (n b n)n其中 2 (n bn) n 是 偶然符合。所以有nc0nc2 n 0 nncb 0(nn b n )(nn b )A0nc 2 n 0 nncb0（2）符合法测量放射源绝对活度的误差在本底 n bn 和 n b 较小条件下，根据误差传播公式推导处放射源活度A0 的相对标准误差A 为(1n c 2(222n c2 2ncb0)22A)c )( )(cb0ncncnc由上式可见，A 除了与 n 、 n 、nc、 、ncb0 的相对误差、 c、 ncb0 有关以外，还与 n c nc 和 ncb 0nc 的比值有关。实际工作中应根据误差的要求和具体条件对上式化简。

11、例如在 n c nc1和 ncb 0nc1 时，且 n 和 n的相对误差和都较小，有：222Acc（3）用 -符合测活度的限制真符合计数率与偶然符合计数率的比值，简称真偶符合比， 是符合实验的一个重要指标。为保证真符合的计数率大于偶然符合计数率，要求真偶符合比nc0n c1 ，因nc0 n c 1 2 A0 ，所以 A0 1 2 。这说明所测的放射源的活度不能很强，受符合电路分辨时间的限制。采用分辩时间小的符合电路，允许测量较强的放射源。实验装置高压电源探头跟随器线性放定 时延 迟定标器光 电 倍大器单 道成 形增管NaI 晶体脉冲发生器符 合塑料电 路定标器闪烁体光 电 倍探头增管跟随器线性

12、放线性放延 迟大器大器成 形定标器高压电源插件机箱示波器低压电源实验仪器-符合闪烁探头BH13121 个精密脉冲产生器FH1013B1 个单道脉冲幅度分析器FH1007A2 个符合反符合BH12211 个插道定标器BH12203 个低压电源BH12222 个插件机箱FJ0001A2 个1.5KV 高压电源BH1283N2 个线性脉冲放大器BH12182 个双迹脉冲示波器SR-81 台60Co 标准源和137Cs 放射源各 1 个厚铝片0.1mm若干片实验步骤1. 连接实验仪器，调整符合系统参量，选好工作条件。用脉冲发生器的信号作信号源和示波器的外触发信号， 观察各级输出信号的波形及其时间关系。

13、改变输入信号大小，观察定时单道输出脉冲的时间稳定性。调节定时单道的“延时” ，是两道输出信号发生在同一时间。2.调节“符合成形时间” ，是脉冲宽度约为 0.2 0.5 s 。固定符合电路任一道 “延时”于某一中间位置，改变另一道的“延时”测量不同“延时”时的单道计数与符合计数，作出瞬时符合曲线，求出电子学分辩时间。换上60Co 放射源，由60Co 源的 -符合信号作瞬时符合曲线，求出物理分辩时间。3. 用 137Cs 作偶然符合源， 测出几组 n1、n2 和 n c ，求出符合装置的分辩时间，并与步骤 2 测得结果比较。604.换上Co 源，在测量分辩时间的同样条件下，第一测出n 、 n 和 nc ，第二次加Al 片测出 (n bn) 和 ncb 0 ，第三次取走60Co 源，测出 n b 。由此， 计算出活度 A0及其相对误差A 。结果分析及数据处理思考题：1.欲测量源活度为10 Ci，并要求真偶符合比nc n c10 ，符合装置的分辩时间应如何选择？为什么首先要测定符合的分辩时间？2. 为什么 137 Cs 源可以作为偶然符合源？3. 试分析本实验中出现的 符合及本底符合是不是偶然符合。4.测量 闪烁探测器的本底( n bn) 时，应加多厚的铝片？5.为使活度A0 的相对误差A 30，从实验上如何实现？6.60Co 的绝对活度能否用 符合测量？它与-符合测量活度有什么不同？