反散射峰能量 纬灏勭嚎璋辨垚鍒嗙殑鍙樺寲

浼介┈灏勭嚎闂儊鎺㈡祴鍣ㄦ湁鍝簺锛?， 电离室、正比计数器和G-M计数器因其探测γ射线效率很低，在测井中应用较少，使用较多的是各种闪烁计数器。1.γ射线闪烁探测器的工作原理γ射线入射到晶体上，发生光电效应、康普顿效应和电子对效应。前两种效应产生电子，后一种效应产生电子对，这些次级电子在晶体中运动，把能量消耗于晶体中，使晶体中原子电离、受激发，处于激发态的原子回到基态时，使晶体闪光，即产生荧光。荧光被光倍电增管的光阴极收集并转换成光电子，光电子经光电倍增管的各个打拿极放大，数量倍增，最终在管子的阳极负载电阻上产生电脉冲。电脉冲幅度的大小与γ射线能量成正比。因此，闪烁探测器能测量γ射线能量谱。2.闪烁探测器的能量分辨率探测器在形成输出脉冲的过程中，脉冲幅度存在着统计涨落。即使对确定的单能粒子，其脉冲幅度也具有一定的分布。通常把脉冲计数率随脉冲幅度分布的半宽度ΔV1/2与计数率最大值所对应的脉冲幅度之比，定义为脉冲幅度的分辨率。根据入射粒子能量与脉冲幅度成正比关系，能量分辨率表示为η＝ΔV1/2/V。在实验室测量闪烁探测器的γ射线能量谱，一般用标准源137Cs和谱仪，纵坐标为γ射线每道计数率N，横坐标为谱仪的道数，道数正比于需要测的脉冲幅度。浼介┈灏勭嚎鏄粈涔堬紝鑳介噺寮哄悧锛?， 1923年美国物理学家康普顿(A.H.Compton)发现X光与电子散射时波长会发生移动，称为康普顿效应。γ光子与原子外层电子(可视为自由电子)发生弹性碰撞，γ光子只将部分能量传递。鐗╀綋鍚告敹鏁ｅ皠鍏夌殑鑳介噺鍏紡 康普顿散射compton scattering性质：γ辐射与物质相互作用的一种形式，一个光子与原子中的一个电子发生弹性碰撞，入射光子把部分能量传递给电子，被加速的电子从原子空间中。纬灏勭嚎璋辨垚鍒嗙殑鍙樺寲 (一)γ射线的探测器能谱响应当用γ射线谱进行探测时，仪器能测得的γ射线能量不再是立线谱，而是一个连续谱。如137Cs，具有单能0.661MeV，但这一单能射线通过NaI(Tl)闪烁探测器后得到的是一条从0～0.661MeV的连续谱线，如图2-4所示。其原因是由于射线与物质相互作用产生三种效应造成的。其解释如下。图2-4 137Cs的单色谱和NaI(Tl)的仪器谱(a)137Cs单色立线谱；(b)137Cs仪器谱当使用NaI(Tl)闪烁晶体与光电倍增管组成闪烁探测器测量γ射线谱线时，通常是一定能量的γ光子与闪烁体作用后，再经过光电倍增管才能在负载电阻上形成一定幅度的脉冲而被记录。可见，脉冲的幅度取决于光子的能量，然而光子与闪烁体作用后能量会发生很大的变化，γ光子在三种效应中的复杂变化，如图2-5所示。在光电效应中产生的光电子具有入射光子的能量，可以使大量的原子激发或电离，其全部能量在闪烁体中转化为荧光能量，构成光电峰(或全能峰)。在康普顿散射效应中产生的反冲电子，带有连续的能量(由0～Eγmax)，其最大值处谱线很陡，通常称“康普顿平台”；其散射射线既可在闪烁体中发生新的光电效应或康普顿散射效应而损失掉全部能量，形成全能峰；又可以逃离闪烁体而不被吸收(不被记录)。鐢靛瓙瀵规晥搴旂殑搴锋櫘椤挎暎灏勪笌鍏夌數鏁堝簲涓嶅悓 康普顿散射与光电效应不同。光电效应中光子本身消失，能量完全转移给电子；康普顿散射中光子只是损失掉一部分能量。光电效应发生在束缚得最紧的内层电子上；康普顿散射则总是发生在束缚得最松的外层电子上。分析一下散射光子和反冲电子的能量与散射角的关系。入射光子能量为Er=hv，动量为hv/c，碰撞后，散射光子的能量为Er=hv’，动量为hv’/c，反冲电子的动能为Ee，总能量为E，动量为P。从（2.2.8）、（2.2.9）和（2.2.10）式可以看出：⒈当散射角θ=0°时，散射光子能量Er=Er’，达到最大值．这时反冲电子的能量Ee=0．这就是说，在这种情况下入射光子从电子近旁掠过，未受到散射，所以光子能量没有损失。⒉当θ=180°时，入射光子与电子对心碰撞后，沿相反方向散射出来，而反冲电子沿着入射光子方向飞出，这种情况称反散射。这时散射光子能量最小，即Er’min=Er/（1+2Er/m0c2）此式可以推断出，即使入射光子的能量变化很大，反散射光子的能量都在200KeV左右。这也是能谱上容易辨认反散射峰的一个原因。发生康普顿效应时，散射光子可以向各个方向散射。对于不同方向的散射光子，其对应的反冲电子能量也不同。因而即使入射γ光子的能量是单一的，反冲电子的能量却是。

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