溴化镧探测器效率的标定
利用三种γ射线标准源（137Cs、60Co、152Eu），标定了一个溴化镧闪烁体探测器能量区间内的本征探测效率。然后在中国原子能科学研究院的高压倍加器上，利用16O*反应法得到6.13 MeV高能γ射线，对该探测器的6.13MeVγ射线的本征探测效率进行了标定。最后用最小二乘法对效率曲线进行拟合，给出了较宽能量范围内溴化镧探测器的本征效率。
标签：LaBr3：Ce3+探测器；本征探测效率；最小二乘法
1 引言
1.1 溴化镧探测器概述
溴化镧（LaBr3：Ce3+）探测器是近几年发展起来的新型卤化物闪烁体探测器，它是由LaBr3掺杂少量激活剂Ce3+（铈）元素组成的。与常用的NaI（Tl）等闪烁体探测器相比，LaBr3：Ce3+探测器主要优势在于它拥有很好的能量分辨率和极短的闪烁衰减时间[1]。
1.2 探测效率
探测效率可以分为两大类：源探测效率和本征探测效率[3]。其定义是：
其中，？赘是探测器的灵敏体积对源所张的立体角。
由于源距足够远和方便得到立体角，在计算时将直径为2 mm标准源近似为点源。用MCNP4C软件计算了0.611MeV时γ标准源由面源近似为点源的误差。经计算，误差在2.5%内。
2 实验过程
2.1 γ标准源实验
分别对137Cs、60Co、152Eu进行测定，得到如下能谱。如图2-图4其中用137Cs的662keV的能量点计算了能量分辨率。FWHW=19.126 η=ΔE/E=2.89%。
2.2 6.13 MeV能点的实验刻度
3 实验数据处理
参考文献
[1]谢建军等.卤化镧系LnX3（Ce）闪烁晶体的研究进展[J].无机材料学报，
γ射线能谱测量 ——物理0805 乔英杰u200810200 王振宇u200810256 实验背景：19世纪下半叶，物理学家对X射线和阴极射线进行了大量的研究，导致了放射性、电子以及α、β、γ射线的发现，这些射线的发现同时也为原子科学的发展奠定了基础。 自20世纪进入原子能时代，科学家对射线进行了更进一步的研究，射线在科学技术中开始渗透，根据γ射线具有波长短、能量高、穿透能力强和对细胞有很强的杀伤力的特性，γ射线的应用也成了一门新兴产业，现在它已经应用到了国民经济和社会生活的各个领域，特别是在工农业、医疗卫生和生物学方面取得了巨大的成果和效益，为科学技术和人类历史的进程起了巨大而深刻的影响。 目前γ射线的应用正在蓬勃快速的发展，应用领域仍在不断拓宽，它以低能耗、无污染、无残留、安全卫生等优点，深受众多行业的青睐，可是，其危害性也不容忽视。我们需要对γ射线深入了解，才能在降低其危害性的同时让其更好的为我们服务。本实验采用闪烁探测器和多道脉冲幅度分析器对γ射线的能量分布谱进行测量，以便我们了解用闪烁探测器测量γ射线的方法，学会分析能谱的特征及其影响因素。 实验原理： 1、闪烁探测器工作原理：闪烁探测器探测γ射线时，γ光子与物质作用不直接产生电离，而是发生光电效应、康普顿效应、电子对效应，闪烁体的原子、分子、电离或激发的作用来自三种效应所产生的次级电子。这样，我们就得到了对应于γ射线能量强度的电信号。之后，光电倍增管将所得电信号放大（倍增管阴极与阳极之间有十余个打那级，每个打那级均发生电子的倍增现象），其阳极最后收集电子的电极，与射级跟随器电路相连，使收集到的电子流以电压脉冲的方式输出。 2、γ闪烁能谱仪的工作原理：如下图（1）所示，整个仪器的信号传递大致是：由γ射线放射源放出的γ射线被闪烁探测器接受并转换为电压脉冲，前置放大器和脉冲放大器对探测器输出的电压脉冲进行放大，最后这些脉冲被多道分析器采集、处理。 多道分析器的到是指在分析器中存在的记录不同高度脉冲的位置。我们在试验中采用的是1024道分析器，即将脉冲电压范围分成1024份，然后计算机记录探测器输出的脉冲落在每份范围上的数目。
(3 ) 实验3：伽马射线的吸收 实验目的 1 ? 了解 射线在物质中的吸收规律。 2。测量 射线在不同物质中的吸收系数。 3?学习正确安排实验条件的方法。 内容 1. 选择良好的实验条件,测量 60 Co （或 137 CS)的 射线在一组吸收片（铅、 铜、或铝) 中的吸收曲线，并由半吸收厚度定出线性吸收系数。 2. 用最小二乘直线拟合的方法求线性吸收系数。 原理 1.窄束射线在物质中的衰减规律 射线与物质发生相互作用时，主要有三种效应：光电效应、康普顿效应 和电子对效应（当 射线能量大于1.02MeV 时，才有可能产生电子对效应）。 准直成平行束的 射线，通常称为窄束 射线。单能的窄束 射线在穿过物质时， 其强度就会减弱，这种现象称为 射线的吸收。 射线强度的衰减服从指数规律，即 =1 性吸收系数(P= σr N ，单位为Cm ）。显然μ的大小反映了物质吸收 Y 射线能力的 大小。 由于在相同的实验条件下, 某一时刻的计数率 n 总是与该时刻的 射线强度I 成正 比，因此I 与X 的关系也可以用 n 与X 的关系来代替。由式我们可以得到 —X n = n °e （2 ) 可见，如果在半对数坐标纸上绘制吸收曲线，那末这条吸收曲线就是一条直线，该直 线的斜率的绝对值就是线性吸收系数 J . r NX I o e ∣°e'x 其中∣o ,∣分别是穿过物质前、后的 射线强度，X 是射线穿过的物质的厚度（单位 为cm ）, σr 是三种效应截面之和, N 是吸收物质单位体积中的原子数, J 是物质的线 In n=l n n °- J X
10 计 ?104 専 ,LO3 IO1 厚反。K 图1 γ???S??X 由于射线与物质相互作用的三种效应的截面都是随入射射线的能量E和吸收物质的原子序数Z而变化，因此单能射线的线性吸收系数是物质的原子序数 Z和能量E L f的函数. 式中^Ph、％、”p分别为光电、康普顿、电子对效应的线性吸收系数。其中 物质对射线的吸收系数也可以用质量吸收系数^m来表示。
第12卷 第1期2004年2月 光学精密工程 Optics and Precis ion E ngineering Vol.12 No.1 Jan.2004 文章编号 1004-924X(2004)01-0118-04 用Si光电二极管标定软X射线探测器 曹继红,尼启良,陈 波 (中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033) 摘要:为了实现软X射线波段光源相对光谱分布的测量,引进了一种利用新型软X射线波段传递标准探测器—Si光电二极管对软X射线探测器进行标定。标定了软X射线波段光谱测量实验中常用的探测器—通道电子倍增器在放大电压为1.3kV时的量子效率,并对实验结果进行了分析,得出在8～30n m波段内探测器标定误差为5.7%～8.9%。 关 键 词:软X射线探测器;软X射线;硅光电二极管;标定;量子效率 中图分类号:TN366 文献标识码:A Calibration of soft X-ray detector C AO Ji-hong,NI Qi-liang,CHE N Bo (Changchun Institute of Optics,Fine Me chanics&Physics, Chinese A cademy of Scienc es,Changc hun130033,China) A bstract:In order to measure the r elative spectrum distribution of soft X-ray source,it is proposed to calibrate the channel electr on multiplier(CE M)using a silic on transfer standard photodiode calibrated by NIST.The quantum effi-ciency of the CE M has been determined using the calibration method proposed while CE M was biased to1.3kV.The analysis of calibration results indicates that the calibration error of CE M is11%～17%in the8～30nm region. Key words:soft X-ray detector;soft X-ray;silicon photodiode;detector calibration;quantum efficienc y 1 引 言 实验室经常需要测量软X光源的绝对或相对光谱分布,并对其光谱特性进行研究。在过去的十几年里,这种要求在基础和应用研究方面更是与日俱增。如医学领域,由于只有某个波段的X 射线能治疗肿瘤,就必须知道X射线源是否在这个波段有最大的辐射强度。然而,在实际光谱测量中,单色仪、探测器在不同的波段对光源的辐射有不同的响应效率,未经标定的测量系统的测量结果不能反映光源光谱辐射的真实情形,所以需要对单色仪、探测器在不同波段的响应效率进行标定。标定软X射线探测器的传统方法是利用同步辐射、稀有气体电离室或壁稳氩弧灯等标准(或传递标准)仪器进行标定,而本文则是利用一种新型的传递标准探测器—Si光电二极管对软X 射线探测器进行标定。虽然Si光电二极管在可见光和红外线等波段已得到广泛应用,但在软X射线波段的使用在国内尚无先例。 收稿日期:2003-11-22;修订日期:2003-12-04. 基金项目:国家重点基金项目(No.10333010)
X射线光子计数探测器 PILATUS系列
企业简介 北京泰坤工业设备有限公司从缔造之日起就秉承传统文化：“天时不如地利，地利不如人和”的深刻影响和启迪。坚持精诚合作、和谐创新的经营之路，共谋发展企业的辉煌事业。 企业吸纳“上下同欲者胜”的合作精神：能用众力，则无敌于天下矣；能用众智，则无畏于圣人矣。 2005年公司成立，泰坤工业起步于代理科研、院校实验仪器、教学仪器的服务。 2010年3月收购无锡中讯馏程仪的的核心技术。 2011年11月和美国Hi-Techniques公司洽谈，确立了Synergy系列产品在中国市场的代理。 2012年11月和美国ORTEC公司建立合作关系，致力于中国市场科研、院校、核电等行业的核测量仪器的推广。 2012年12月北京泰坤和美国淘润建立合作关系。美国淘润推出世界上最轻便、最快速便携的毛细管气质联用仪。 2013年10月18日和瑞士PILATUS公司签订中国市场的独家代理合作协议，致力于该产品在中国市场X射线探测领域的合作。该公司在光子计数探测器领域中处于世界顶端地位，产品在清华大学，高能所均有良好表现。 2014年5月香港分公司和瑞士trace 公司签订中国市场总代理合作协议，瑞士trace 公司研发了世界上第一台在线血液动态活度检测系统。 北京泰坤工业设备有限公司作为一个合作开放共赢的平台，我们真诚期待与更多的能人贤士共同搭建乾坤式的合作空间，坚持信奉：“享受合作，凝聚财富”的经营理念，共享事业发展的成果，为国家科技发展而贡献智慧。
一、概述 1、混合像素探测器，为您的实验室精心准备PILATUS 混合像素探测器的设计是X 射线探测领域的一次革命性成果，其能够实现最好的数据质量。该探测器将单光子计数和混合像素技术这两项关键技术相结合，应用于同步辐射和常规实验室光源等各个领域。单光子计数技术能够消除所有探测器噪声，并提供优质的实验数据。在采集数据时，能够有效排除读出噪声和暗电流的干扰，其在实验室光源的应用中具有特别优势。实验室X 射线光源相比于同步辐射光源光强低得多，因而在成像过程中需要更长的曝光时间，其获得的信号也要弱的多。由于排除了暗电流和 读出噪声，PILATUS 探测器更加适合在实验室使用。混合像素技术可以直接探测X 射线，与其他探测器技术相比能够获得更清晰，更易分辨的信号。加上读取时间短和连续采集的特点，PILATUS 探测器可以高效提供优质数据。低功耗和低冷却需求，为您提供一个维护量极小的探测器系统，。PILATUS 探测器系列是专为您在实验室中的需求定制，并且提供具有无与伦比价值的同步辐射验证的成熟探测技术。利用PILATUS 独特的功能，可以从你的最具挑战性的样品获得最佳的数据。 2、针对您的需求 PILATUS 探测器在众多同步辐射束线上获得成功应用。PILATUS 的独特功能在实验室和相关工业应用的优势也很明显。现在PILATUS 的产品家族，包括一系列的PILATUS 探测器，能够满足您在实验室的独特需求。固定能量标定和简化的读出电子器件可以完美匹配实验室相关需求，而且PILATUS 完全符合您的预算。 混合像素技术和单光子计数技术，这两项能够提升数据质量和采集效率的关键技术，在所有PILATUS 探测器中完美应用。越来越多的实验室和工业应用的仪器可配备或升级为PILATUS 探测器。您可以在设备中自由集成PILATUS 探测器模块，也可以直接采用 PILATUSOEM 合作伙伴的现成产品。 3、OEM 合作整机合作 PILATUS 探测器是现成的配套产品， 可以选择仪器的OEM 配套合作： - JJ X 射线 - 理学 - STOE -Xenocs 器 传 感器层厚度[μm] 表1：基于PTB 实验室的BESSY II 实验装置上测量的PILATUS 传感器的量子效率。 4、可定制，以符合您的要求 除了标准的320微米厚的硅传感器，你可以定制您的PILATUS 探测器450或1000微米厚的硅传感器以匹配您的X 射线光源能量（见表1）。这样能够在所有常见的实验室X 射线能量下实现高量子效率。水冷机型PILATUS300K 和300K-W 提供了可选的真空兼容性。此定制使得探测器能够在真空中使用，如在SAXS 装置的飞行管中。连续可调 的能量阈值的选项可以有效抑制荧光信号
PILATUS X射线光子计数探测器 PILATUS系列
PILATUS 探测器 一、概述 1、混合像素探测器，为您的实验室精心准备PILATUS 混合像素探测器的设计是X 射线探测领域的一次革命性成果，其能够实现最好的数据质量。该探测器将单光子计数和混合像素技术这两项关键技术相结合，应用于同步辐射和常规实验室光源等各个领域。单光子计数技术能够消除所有探测器噪声，并提供优质的实验数据。在采集数据时，能够有效排除读出噪声和暗电流的干扰，其在实验室光源的应用中具有特别优势。实验室X 射线光源相比于同步辐射光源光强低得多，因而在成像过程中需要更长的曝光时间，其获得的信号也要弱的多。由于排除了暗电流和 读出噪声，PILATUS 探测器更加适合在实验室使用。混合像素技术可以直接探测X 射线，与其他探测器技术相比能够获得更清晰，更易分辨的信号。加上读取时间短和连续采集的特点，PILATUS 探测器可以高效提供优质数据。低功耗和低冷却需求，为您提供一个维护量极小的探测器系统，。PILATUS 探测器系列是专为您在实验室中的需求定制，并且提供具有无与伦比价值的同步辐射验证的成熟探测技术。利用PILATUS 独特的功能，可以从你的最具挑战性的样品获得最佳的 2、针对您的需求 PILATUS 探测器在众多同步辐射束线上获得成功应用。PILATUS 的独特功能在实验室和相关工业应用的优势也很明显。现在PILATUS 的产品家族，包括一系列的PILATUS 探测器，能够满足您在实验室的独特需求。固定能量标定和简化的读出电子器件可以完美匹配实验室相关需求，而且PILATUS 完全符合您的预算。 混合像素技术和单光子计数技术，这两项能够提升数据质量和采集效率的关键技术，在所有PILATUS 探测器中完美应用。越来越多的实验室和工业应用的仪器可配备或升级为PILATUS 探测器。您可以在设备中自由集成PILATUS 探测器模块，也可以直接采用 PILATUSOEM 合作伙伴的现成产品。 3、OEM 合作整机合作 PILATUS 探测器是现成的配套产品， 可以选择仪器的OEM 配套合作： - JJ X 射线 - 理学 - STOE -Xenocs 器 传感器层厚度[μm] 表1：基于PTB 实验室的BESSY II 实验装置上测量的PILATUS 传感器的量子效率。 4、可定制，以符合您的要求 除了标准的320微米厚的硅传感器，你可以定制您的PILATUS 探测器450或1000微米厚的硅传感器以匹配您的X 射线光源能量（见表1）。这样能够在所有常见的实验室X 射线能量下实现高量子效率。水冷机型PILATUS300K 和300K-W 提供了可选的真空兼容性。此定制使得探测器能够在真空中使用，如在SAXS 装置的飞行管中。连续可调的能量阈值的选项可以有效抑制荧光信号
分类号密级UDC 编号 中国科学院研究生院 博士学位论文 用于探测行星表面元素成分的伽马射线谱仪 马涛 指导教师甘为群研究员、博士、中科院紫金山天文台 常进研究员、博士、中科院紫金山天文台申请学位级别博士学科专业名称空间天文学论文提交日期论文答辩日期 培养单位中国科学院紫金山天文台 学位授予单位中国科学院研究生院 答辩委员会主席
GAMMA-RAY SPECTROMETER FOR ELEMENTS COMPOSITION ON PLANETARY SURFACES A Dissertation for the Doctoral Degree of in the Graduate School of Chinese Academy of Sciences By Tao Ma Directed By Wei Qun Gan Jin Chang Chinese Academy of Sciences 11，2011
关于学位论文使用权声明 任何收存和保管本论文各种版本的单位和个人，未经著作权人授权，不得将本论文转借他人并复印、抄录、拍照、或以任何方式传播。否则，引起有碍著作权人著作权益之问题，将可能承担法律责任。 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解中国科学院紫金山天文台所有关保存、使用学位论文的规定，即：中国科学院紫金山天文台所有权保留学位论文的副本，允许该论文被查阅；中国科学院紫金山天文台可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存该论文。 （涉密的学位论文在解密后应遵守此规定） 签名：导师签名：日期： 关于学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 签名：导师签名：日期：
溴化镧探测器效率的标定 利用三种γ射线标准源（137Cs、60Co、152Eu），标定了一个溴化镧闪烁体探测器能量区间内的本征探测效率。然后在中国原子能科学研究院的高压倍加器上，利用16O*反应法得到6.13 MeV高能γ射线，对该探测器的6.13MeVγ射线的本征探测效率进行了标定。最后用最小二乘法对效率曲线进行拟合，给出了较宽能量范围内溴化镧探测器的本征效率。 标签：LaBr3：Ce3+探测器；本征探测效率；最小二乘法 1 引言 1.1 溴化镧探测器概述 溴化镧（LaBr3：Ce3+）探测器是近几年发展起来的新型卤化物闪烁体探测器，它是由LaBr3掺杂少量激活剂Ce3+（铈）元素组成的。与常用的NaI（Tl）等闪烁体探测器相比，LaBr3：Ce3+探测器主要优势在于它拥有很好的能量分辨率和极短的闪烁衰减时间[1]。 1.2 探测效率 探测效率可以分为两大类：源探测效率和本征探测效率[3]。其定义是： 其中，？赘是探测器的灵敏体积对源所张的立体角。 由于源距足够远和方便得到立体角，在计算时将直径为2 mm标准源近似为点源。用MCNP4C软件计算了0.611MeV时γ标准源由面源近似为点源的误差。经计算，误差在2.5%内。 2 实验过程 2.1 γ标准源实验 分别对137Cs、60Co、152Eu进行测定，得到如下能谱。如图2-图4其中用137Cs的662keV的能量点计算了能量分辨率。FWHW=19.126 η=ΔE/E=2.89%。 2.2 6.13 MeV能点的实验刻度 3 实验数据处理 参考文献 [1]谢建军等.卤化镧系LnX3（Ce）闪烁晶体的研究进展[J].无机材料学报，
实验3：伽马射线的吸收 实验目的 1． 了解γ射线在物质中的吸收规律。 2． 测量γ射线在不同物质中的吸收系数。 3． 学习正确安排实验条件的方法。 内容 1． 选择良好的实验条件，测量60 Co （或 137 Cs ）的γ射线在一组吸收片（铅、 铜、或铝）中的吸收曲线，并由半吸收厚度定出线性吸收系数。 2． 用最小二乘直线拟合的方法求线性吸收系数。 原理 1． 窄束γ射线在物质中的衰减规律 γ射线与物质发生相互作用时，主要有三种效应：光电效应、康普顿效应 和电子对效应（当γ射线能量大于时,才有可能产生电子对效应）。 准直成平行束的γ射线，通常称为窄束γ射线。单能的窄束γ射线在穿过物质时，其强度就会减弱，这种现象称为γ射线的吸收。γ射线强度的衰减服从指数规律，即 x Nx e I e I I r μσ--==00 （ 1 ） 其中I I ,0分别是穿过物质前、后的γ射线强度，x 是γ射线穿过的物质的厚度（单位为cm ），r σ是三种效应截面之和，N 是吸收物质单位体积中的原子数，μ是物质的线性吸收系数（N r σμ=，单位为1 =cm ）。显然μ的大小反映了物质吸收γ射线能力的大小。 由于在相同的实验条件下，某一时刻的计数率n 总是与该时刻的γ射线强度I 成正比，因此I 与x 的关系也可以用n 与x 的关系来代替。由式我们可以得到 x e n n μ-=0 （ 2 ） ㏑n=㏑n 0-x μ （ 3 ） 可见，如果在半对数坐标纸上绘制吸收曲线，那末这条吸收曲线就是一条直线，该直线的斜率的绝对值就是线性吸收系数μ。
由于γ射线与物质相互作用的三种效应的截面都是随入射γ射线的能量γE 和吸收物质的原子序数Z 而变化，因此单能γ射线的线性吸收系数μ是物质的原子序数Z 和能量γE 的函数。 p c ph μμμμ++= （ 4 ） 式中ph μ、c μ、p μ分别为光电、康普顿、电子对效应的线性吸收系数。其中 5Z ph ∝μ Z c ∝μ （ 5 ） 2 Z p ∝μ 图2给出了铅、锡、铜、铝对γ射线的线性吸收系数与γ射线能量的关系曲线。 物质对γ射线的吸收系数也可以用质量吸收系数m μ来表示。
GM 计数管的能量响应范围确认 如果要保证GM 计数管的剂量测量的置信度，就必须刻度出探测系统的γ能量响应。由于没有合适的系列单能γ辐射源，为此利用康普顿散射原理将强60 Co 源释放出的γ射线转换为系列单能γ射线进行探测系统γ能量响应的标定。然后拟合出能量响应曲线。 一、原理和方法 当辐射源（60 Co ）释放的γ光子与靶物质（一般选用Cu 或Al ）相互作用时，产生康普顿散射效应。散射光子的能量为： 201(1cos )E E E m c θ'=+- 0m 为电子静止质量，θ为散射γ光子的出射角。由上式可知，当确定能量的入射光子与靶物质发生作用时，对于确定的θ角，就有与之相对应确定能量的散射γ光子产生。 二、主要事项 一般来说，对GM 计数管能量响应的测定，其要考虑的影响因素多。首先即为辐射屏蔽，对辐射的屏蔽，由于实验环境中的墙壁和地面等散射物的影响，存在大量的空间杂散本底，一般来说在离散射靶70cm 测点处比本底信号强度高4个量级。因此，减少本底干扰、提高信噪比是能量响应标定的关键技术之一。为此可以做如下图所示的设计。 1、放射源； 2、准直器； 3、散射靶； 4、探测器 铅屏蔽的厚度一般为50cm ，用以阻挡放射源放出的γ射线直接到达探测系统产生干扰，屏蔽体后壁需开一斜喇叭口，以避免射线经后壁反照到散射靶。同时，为了降低通道内本底的干扰，需对准直器进行特殊设计。一般来说，根据GM 计数管灵敏区的大小，准直器前喇叭口直径为4cm ，中段口径为2cm ，使辐射源释放的γ射线照射到斜喇叭口的管壁后不再反射到散射靶上；准直器的后喇叭口直径为5cm ，放探测器一面的斜度要适当，一方面要阻挡辐射源释放的γ射线直接到达散射角为25°的探测器，另一方面要尽量减少γ射线经管壁到散射靶的量；不放探测器一面的斜度要以避免γ射线经准直器内管壁反射后到达探测器和散射靶上为宜。 另外, γ光子与靶物质发生作用产生散射了的同时, 还伴随有康普顿电子射线的产生。因此在探测器与散射靶之间需放Fe （约1mm 厚度）吸收片以消除电子射线对探测器输出的影响。
CT系统参数标定及成像摘要：本文运用MATLAB等工具对已给出的数据进行分析和处理，通过反射投影算法，等比例转换法，radon变换和iradon变换，还原180次扫描信息和图形信息。 对于问题1，通过radon变换法，在MATLAB中得出该介质以正方形托盘左上角为原点的坐标系下的位置分布图，然后根据题目中已经给出的介质物体实际图，以椭圆圆心为原点建立直角坐标系，得出两个坐标系之间的比例关系，通过位置与长度的等比例变换得出旋转中心在正方形托盘中的坐标为（-8.7755, 6.1697），通过观察附件2发现存在探测器接收到的非零信号个数稳定在28个，对比小圆的直径得出探测器的间距为0.2857mm，探测器接收到的非零信号个数与角度曲线没有发生突变，且最高点与最低点横坐标相差90次，可以认为每次旋转1度，初始位置与坐标系X轴正方向夹角为29度。 对于问题2，通过使用iradon变换，得出了投影重建结构的解，对附件3中某未知介质的投影数据进行滤波反投影重建运算，实现从其它空间向图像空间进行转换的过程，最终通过MATLAB运行结果获得该未知介质模型的重建图像，得出该未知介质在正方形托盘中的几何形状和位置信息，然后采用比例变换的方式，根据10个点的位置和相对于实物图位置，得出这10个位置介质点的吸收率结果。 对于问题3，采用与问题2相似的方式，利用MATLAB中的iradon算法，根据附件5中提供的另一未知介质的吸收信息，通过反投影重建可以得到该未知介质的位置，形状和吸收率等信息，同样采用等比例变换的方式，根据点的位置和相对于实物图的位置，得出这10个位置点的吸收率结果。 对于问题4，通过对已经给定的数据进行分析，用iradon验证扫描次数对成像质量的影响，在不同滤波环境下比较成像质量，分别对18,36,90,180个角度投影进行观察和分析，能够得出随着投影角度个数的增加，图像的重影越来越少，也即是稳定性和精确度越来越高。运用shepp-lagon模型重新优化模型。 关键词：反射投影重建；MATLAB软件；radon变换；iradon变换；比例变换；成像质量；
γ射线能谱测量 0802班，程道辉，U200710222 0802班，安志强，U200710210 前言： γ射线首先由法国科学家P.V.维拉德发现的，γ射线是光子，是由原子核的衰变产生的，当原子核从激发态跃迁到较低能态或基态时，就有可能辐射出γ射线。γ射线强度按能量分布即为γ射线能谱。通过分析γ能谱可以确定原子核激发态的能级，对放射性分析、同位素应用及鉴定核素等方面都有重要的意义。本实验采用闪烁探测器和多道脉冲分析器对γ射线的能量分布谱进行测量． 原子核的衰变产生γ射线，不同能级间的衰变跃迁可以产生不同能量的γ射线，我们可以通过射线探测器对这些γ射线的能谱分析就可以推断出原子核的一些性质。射线探测器的是根据射线与物质的相互作用规律研制的，可分为“信号型”和“径迹型”， γ射线在与物质相互作用的时候可能产生三种效应：光电效应、康普顿效应和电子对效应，这三种效应会产生次级电子，γ闪烁探测器就是利用这些次级电子激发电离闪烁体分子，当闪烁分子退激发时会放出大量的光子，并照射在光阴极上产生光电子，这些光电子经过倍增管放大而产生可探测的电信号并通过电子仪器的记录得到γ射线能谱，具体结构图如下： 经过闪烁探测器后得到的电信号为电压脉冲信号，其幅值与入射的γ射线的能量成正比，线号脉冲的个数正比于γ射线的强度。接收电信号的仪器可以分为单道和多道脉冲分析器，其功能是通过测量不同幅值电压脉冲信号的脉冲个数来画出入射γ射线能量与强度的关系。 单道分析器有一个下甄别电压1V 和一个上甄别电压2V ，只有当脉冲幅值在 12V V 之间的信号才能通过，这样就可以测量出信号幅值在12V V 之间的个数，通过改变1V 并保持12V V 不变，就可以测量出不同幅值所对应的个数，即为γ射
一、VeLa： VeLa一词取自西班牙语，意思是守护者。这一系列的卫星共计6组12颗，于1959年开始研制，1963至1965年间陆续发射。它们纯粹是冷战时代的产物，用于监视东方国家尤其是前苏联可能进行的外太空核试验，而这样的试验是被国际条约禁止的。 Vela卫星外观呈20面体，发射时两星彼此相对（如右图，图片提供：NASA），在远地点推进引擎处连接，入轨后分开。每颗卫星带有12架外置X射线探测器以及18架内置伽玛射线探测器，稍晚的Vela 5与Vela 6两对卫星还携带了光学探测器，用于探测大气层以内的核爆炸。卫星轨道高度在范艾伦辐射带之外，设计寿命只有6个月，但实际上，每颗卫星的工作时间都超过了5年。 在1969年7月至1972年7月这3年的时间里，Vela 5与Vela 6探测到的16次爆发，持续时间从0.1秒到30秒不等，来自天空的各个方向，开创了伽玛暴这样一个新的研究领域。再往前追溯，Vela 4在1967年就已经探测到了伽玛射线流量的突增，更早的时候，Vela 3似乎也发现了类似现象。一般的说法都是认为，由于Vela的观测涉及军事机密，因此直到积累了足够多的数据，确认这些现象来自地球之外的深空以后，结论才得以发表。 克莱贝萨德尔1973发表后的几年间，是伽玛暴理论研究的第一个黄金时代。各式模型纷纷出笼，总数居然比探测到的爆发数目还要多，其中就衍生出了日后的两大派系——宇宙学距离上的坍缩星起源说以及银河系脉冲星起源说。在众多天文爱好者中似乎颇为流行的黑
洞蒸发模型也是此时提出的，虽说对伽玛暴圈子的影响并不算很大。截止到1979年，Vela 5/6探测到的爆发总数是73个。这是对该现象的最早一批数据积累。 二、银河（Ginga）卫星 银河卫星于1987年在鹿儿岛发射，1991年退役。卫星在发射前原名ASTRO-C，是日本的第3颗X射线天文卫星。其上搭载的设备包括大视场计数器、全天监视器以及伽玛暴探测器，其中最后一台仪器的工作能段较宽，为1.5-500 keV，可以做到全天观测。 有人说银河是让伽玛暴这样一个年轻的领域倒退十年不止，也让许多研究者误入歧途。事情源自于几十keV回旋共振吸收线问题，还是在不止一次的爆发中发现的。之前，Mazets等支持河内起源说的人得出了类似结论，但其准确性不是太高，银河的一些数据“证明”了这一假说。因此在银河之后，宇宙学起源理论几乎沦落到了无人问津的地步，而中子星相关模型却是蜂拥而上。许多研究伽马宇宙学的学者转向了河内起源说，直接导致了伽马射线暴相关研究的倒退。 其实银河卫星的主要贡献还是在其他方面，比如发现了瞬变黑洞的候选天体、在X射线脉冲星中发现了回旋辐射的谱线、在塞佛特星系中发现铁的吸收与发射线、在银心区域探测到了6-7 keV的铁线，等等。 三、康普顿伽玛射线天文台 康普顿伽马射线天文台于1991年4月5日由亚特兰蒂斯号航天
第２３卷第２期２０００年２月 核技术 ＮＵＣＬＥＡＲＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ Ｖ０１．２３Ｎｏ２ Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２０００ Ｙ射线法在医用１８６Ｒｅ样品分析中的应用 方克明刘静恬庄道玲周桢堂石最惠 （中国科学院上海原子拔研究所上海２０１８００） 摘要描述了以Ｙ射线测量为基础分析医用１８６Ｒｅ样品的步骤和方法．用ＨＰＧｅＹ射线探测器对 ＮＨ?Ｒｅ０?进行了丫（Ｘ）射线谱测量．根据谱中Ｙ（Ｘ）射线的能量和强度鉴别了１懿Ｒｅ，鉴定了 １蛳Ｒｅ的核纯度，通过与标准源进行比较，给出了样品的放射性活度。 关键词丫（ｘ）射线谱，”６Ｒｅ，按纯度，放射性活度 中图分类号０６５７３５ １“置ｅ作为新一代的放射性治疗药物核素，以其特有的半衰期和核衰变性质越来越受到核医学界的重视“１。“。Ｒｅ的产生方法通常有两种；一种是天然铼在反应堆中用中子照射后经过化学处理得到的有载体“Ｒｅ，一种是”５ｗ在加速器上用质子照射后经过化学分离得到的无载体“５Ｒｅ。原料的不纯、照射时的副反应和化学分离的不彻底会造成”６Ｒｅ制品的不纯，半衰期的差异会引起放射性核素的含量随存放时问的长短而变化。为保证”６Ｒｅ核素标记放射性药物可用于临床使用，详细可靠地了解这些信息至关重要。为此，需要对“Ｒｅ制品的核纯度、放射性杂质、放射性活度以及它们随时间的变化关系进行准确的检测和分析。本工作用高分辨率ＨＰＧｅＹ射线探测器测量Ｎ｝王４ＲｅＯｔ样品的Ｙ射线谱，用一套完善的谱学分析方法对１，射线谱进行分析，鉴别１“Ｒｅ，得出”６Ｒｅ的放化纯度、放射性活度和它们随时问的变化关系。 １实验方法 １＿１仪器和材料 ＧＭｘ一２０１９０一ＰＨＰＧｅＹ射线探测器，美国ＯＲＴＥｃ公司产品，灵敏体积为毋４．６５ｃｍ ｘ６７７ｃｍ．对叫Ｃｏ的１３３２＿５ｋｅＶＹ射线的能量分辨率为１．９ｋｅＶｊＰＣ—ＣＡＭＡＣ多参数数据获取系统，国内研制ｊ９７１２１３号ＮＨ４Ｒｅ０４溶液，中国核动力研究设计院第一研究所提供，由天 然铼在该所高通量堆中用堆中子照射后经化学处理得到；２０８５号”２Ｅｕ标准源，中国原子能科 学研究院提供，１９８５年１１月２８日标定的放射性活度为（４．０３±Ｏ．１２）×１０３Ｂｑ．根据放射性活度衰减公式Ａ＝Ａｏｅ…．至１９９７年１２月１５日使用时放射性活度衰减为（２．１８±Ｏ０６）×１０６Ｂｑ。１．２刻度 在铅室中用”。Ｅｕ标准源对探测器进行能量刻度和效率刻度。源距８ｃｍ，铅室厚５０ｃｍ， 内部尺寸为４０．Ｏｃｍ×４０．０ｃｍ×３２．０ｃｍ。以ＰＣ—ＣＡＭＡＣ多参数数据获取系统记录Ｙ射线谱，测量数据储存于磁盘上。 采用类似Ｏｋａｎｏ…等程序结构的微机解谱程序ＳＡＮＡ拟合出较强ｖ射线的峰位置和峰面 积。用线性多项式对能量与峰位置的关系进行最小二乘法拟舍得到能量剡度曲线。由计数率收稿日期１９９８０６—２９．修回日期：１９９耻１０—２ｓ 万方数据
实验3:伽马射线的吸收 实验目的 1 ? 了解射线在物质中的吸收规律。 2. 测量射线在不同物质中的吸收系数。 3. 学习正确安排实验条件的方法。 内容 1. 选择良好的实验条件，测量60Co （或137Cs）的射线在一组吸收片（铅、铜、或铝）中的吸收曲线，并由半吸收厚度定出线性吸收系数。 2. 用最小二乘直线拟合的方法求线性吸收系数。 原理 1.窄束射线在物质中的衰减规律 射线与物质发生相互作用时，主要有三种效应：光电效应、康普顿效应 和电子对效应（当射线能量大于1.02MeV时，才有可能产生电子对效应）。 准直成平行束的射线，通常称为窄束射线。单能的窄束射线在穿过物质时, 其强度就会减弱，这种现象称为射线的吸收。射线强度的衰减服从指数规律，即 l°e rNx l°e 其中i0,i分别是穿过物质前、后的射线强度，x是射线穿过的物质的厚度（单位 为cm）, r是三种效应截面之和，N是吸收物质单位体积中的原子数，是物质的线 1 性吸收系数（r N ,单位为cm ）。显然的大小反映了物质吸收射线能力的大小。 由于在相同的实验条件下，某一时刻的计数率n总是与该时刻的射线强度I成正比，因此I与x的关系也可以用n与x的关系来代替。由式我们可以得到 x n n°e （2 ） In n= In n0- x（3 ）可见，如果在半对数坐标纸上绘制吸收曲线，那末这条吸收曲线就是一条直线，该直
线的斜率的绝对值就是线性吸收系数。
圏1 y 射絲的吸收 物质对 射线的吸收系数也可以用质量吸收系数 m 来表示。 L06 L05 计 率 t 10 3 3 10? L01 由于射线与物质相互作用的三种效应的截面都是随入射 射线的能量E 和吸收 物质的原子序数 Z 而变化，因此单能 射线的线性吸收系数 是物质的原子序数 Z 和 能量E 的函数。 ph c p 式中ph 、 c 、 p 分别为光电、康普顿、电子对效应的线性吸收系数。其中 Ph Z 2 图2给出了铅、锡、铜、铝对 射线的线性吸收系数与 射线能量的关系曲线。
伽玛能谱的测量及透射率的测定实验报告 吴伟岑 摘要： 本实验将伽玛射线的次级电子按不同的能量分别进行强度测量，从而得到伽玛辐射强度按能量的分布。由于伽玛射线的能量与原子核激发态的能级特性相联系，不仅对于原子核的结构和性质至关重要，而且对各种放射性同位素的应用也是或不可缺的。 关键词： 伽玛射线、能谱、NaI(Tl)、伽玛闪烁谱 引言 测量伽玛射线的强度和能量是核辐射探测的一个重要方面，在核物理研究中，测量原子核的激发能级、研究核衰变纲图、测定短的核寿命及进行核反应实验等，都需要测量伽玛射线，在放射性同位素的工业、农业、医疗和科学研究的各种应用中也经常使用伽玛射线和要求进行伽玛射线的各种测量。在伽玛射线测量工作中广泛使用Nal(Tl)单晶能谱仪和Ge(Li)半导体能谱仪，由于后一谱仪具有高的能量分辨率，同时使用计算机技术，使伽玛射线的能谱测量工作在广度和精度方面都有很大的进展。Ge(Li)半导体谱仪虽然具有高的分辨率和良好的线性，但是它要求在低温下保存和使用，且要定期加液氮，这显然是不方便的，而且它对仪器设备有较高的要求，价格也较贵，而Nal(Tl)单晶伽玛谱仪则有较高的探测效率，保管和使用都较为方便，所以在一般情况下尽可能使用Nal(Tl)单晶闪烁探测器伽玛能谱仪。 正文 一．实验内容 1.学会NaI(Tl)单晶伽玛闪烁体整体装置的操作、调整和使用，调试一台谱仪至正常工作状态。 2.测量137Cs、60Co的伽玛能谱，求出能量分辨率、峰康比、线性等各项指标，并分析谱形。 3.了解多道脉冲幅度分析器在NaI(Tl)单晶伽玛谱测量中的数据采集及其基本功能。 4.数据处理(包括对谱形进行光滑、寻峰、曲线拟合等)。 二．实验装置 1.伽玛放射源137Cs和60Co (强度~1.5微居里)； 2.200微米Al窗NaI(Tl)闪烁头； 3.高压电源、放大器、多道脉冲幅度分析仪。 三．实验步骤 1.阅读仪器使用说明，掌握仪器及多道分析软件的使用方法。调整实验装置，使放射源、准直孔、闪烁探测器的中心位于一条直线上。