Alpha谱仪实验

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1、..α射线能谱测量实验报告核工1201林勇20210983一、实验目的：1、了解谱仪的工作原理及其特性。2、掌握应用谱仪测量粒子能谱的方法。3、测量获取表中各种放射源在不同真空度下的能谱图，为不同放射源、不同真空度、不同探源距下α能谱的解谱方法研究准备数据，同时为α能谱库的建立做一些探索性工作。二、实验容1、测定谱仪的能量分辨率，并进展能量刻度。2、测量未知源的能谱，并确定粒子能量。三、实验原理1、α放射源α放射源是以发射α粒子为根本特征的放射源。α粒子能量一般为4-8MeV，在空气中的射程为2.5-7.5cm，在固体中的射程为10-20um。由于α粒子穿透物质的能力弱，为此

2、，设计制备α放射源时必须考虑源的自吸收。目前工业用的α放射源主要有241Am、238Pu、239Pu、244Cm(锔)和210Po(钋)等，用量最大的是241Am源。因为241Am容易生产，价格廉价，而且半衰期长。常用α放射源核素数据核素半衰期主要α粒子能量(MeV)及分支比(%)比活度(GBq/g)来源..word.zl...210Po138.4d5.305〔100〕1.67×105233U1.59×105a4.824〔84.4〕4.783〔13.2〕235U7.1×108a4.216〔6〕4.368〔12〕4.374〔6〕4.400〔56〕天然放射性核素238Pu87.7

3、5a5.445〔28.7〕5.499〔71.1〕636.4239Pu2.44×104a5.103〔11〕5.142〔15〕5.155〔73〕2.28241Am432a5.443〔12.7〕5.486〔86〕126.9238U屡次中子俘获生成241Pu242Cm162.5d6.071〔26.3〕6.115〔73.7〕1.25×105238U屡次中子俘获加衰变2、α谱仪本次试验仪器拟采用西南科技大学国防重点试验室α能谱仪，该α谱仪为美国ORTEC公司生产的8通道α能谱仪，型号为：ALPHA-ENSEMBLE...word.zl...ORTEC在α谱仪上采用超低本底和PIPS工艺〔

4、外表钝化、离子注入、可擦洗〕硅探测器，同时真空舱室也为超低本底材料。面积上提供300、450、490、600、900和1200平方毫米的选择，有效耗尽层100μm。构造特性与性能指标：样品直径可从13mm至51mm。探测器与被测样品之间有10档距离可选，相邻两档之间的距离差为4mm，最大距离可达44mm。真空计：围10mTorr到20Torr〔1Torr≈133.322Pa〕。探测器偏压：围0±100V，大小和正负极性可调节。漏电流检测器：围0到10,000nA，显示分辨率3nA。脉冲产生器；围0到10MeV，稳定性<50ppm/ºC，脉冲的幅度可调。数字化MCA(多道脉冲幅

5、度分析仪)：通过软件可设置系统转换增益(道数)为256、512、1024、2048或者4096道，细调增益为0.25到1；增益稳定性：≤150ppm/ºC；每个事件的转换时间(死时间)：<2µs。数字化稳谱、ADC的零点(ZERO)和下阈(LLD)均由计算机调节设置。谱仪的探测器偏压、漏电流均可在软件相关界面上以数字和图形显示出来。输入电源：120/240Vac，50/60Hz输入功率50W。通讯：USB2.0接口。每一个AlphaEnsemble最终提供一条电缆给PC。应用软件：MAESTRO-32或AlphaVision工作条件:温度0ºC到50ºC，相对湿度≤95%。分

6、辨率与本底：基于使用450mm2ULTRA-AS探测器和高质量的241Am点源，能量分辨率(FWHM)：≤20KeV(探测器到源的距离等于探测器的直径)，探测器效率：≥25%(探测器到源的距离小于10mm)，本底：在3MeV以上，每小时计数≤1。所有型号均可选择用于反冲抑制保护的样品盘选项。主要特点：..word.zl...探测室、前放、主放和多道一体化，系统具有高度的可靠性；全部功能由计算机通过仿真软件控制；每一路都完全独立、互不干扰或影响；每一路谱仪可配不同规格型号探测器；容纳样品直径最大可达51mm，探测器面积最大可达1200mm2；系统可以扩展至8台共64路探测器。3

7、、α谱仪工作原理α粒子通过物质时，主要是与物质的原子的壳层电子相互作用发生电离损失，使物质产生正负离子对，对于一定物质，α在其部产生一对离子所需的平均能量是一定的〔即平均电能w〕，所以在物质中产生的正负离子对数与α粒子损失的能量成正比，即：N=公式中N为α粒子在物质中产生的正负离子对数目，E是在物质中损失的α粒子能量。如果α粒子将其全部能量损失在物质，E就是α粒子的能量。半导体探测器是在六十年代开展起来的一种新型探测器，它以半导体为探测介质，其最大优点是能量分辨率高，脉冲上升时间短，体积小。重原子核进展