5A版放射性实验指导书.docx
- 文档编号:25006047
- 上传时间:2023-06-03
- 格式:DOCX
- 页数:25
- 大小:91.58KB
5A版放射性实验指导书.docx
《5A版放射性实验指导书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《5A版放射性实验指导书.docx(25页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
5A版放射性实验指导书
实验一
放射性衰变涨落统计规律
一、实验目的
1.验证放射性衰变的涨落规律;
2.了解统计误差的意义,掌握计算统计误差的方法;
3.统计检验放射性衰变涨落的概率分布类型;
4.学会用列表法和作图法表示实验结果。
二、实验内容
1.在相同的实验条件下,多次重复测量某放射源的计数;
2.在相同的实验条件下,多次重复测量装置的放射性本底;
3.用列表法和作图法表示实验结果;列出频数、频率统计和Χ2检验表;作放射源和本底计数的频数、频率、累积频率曲线图;
4.作Χ2检验,确定放射源的本底计数的概率分布类型。
三、设备与装置
1.点状γ放射源及α射线源;
2.FD-3013型数字γ辐射仪;
3.ZDD-3901石材放射性检测仪;
4.FD-3017测氡仪;
5.G-γ剂量率仪
四、实验步骤
1.在实验室老师的指导下按图放置好实验设备;
2.检查仪器,并置于正常工作状态,开机预热;
3.选择合适的测量时间(对于FD-3013“1分”测量档、FD-3017仪器置于“0.5分”测量档);
4.连续测量实验装置的本底计数10次以上,并记录之;
5.连续重量测量放入放射源后的仪器计数30次以上,并记录之;
6.详细记录实验仪器的型号、实验室空气温度、湿度及压力,以及仪器操作者及记录者等。
五、编写实验报告
1.按基础知识要求,将计数分组、列表、制图(频率直方图和累积概率曲线);
表1实测频数、频率分布表
计数分组间隔
频数
频率
累积频率
备注
2.使用均方误差公式σ=N1/2和S求出均方误差;
3.说明N1/2的物理意义。
思考题:
1.什么叫放射性衰变统计涨落规律?
它服从什么规律?
如何检验?
2.σ的物理意义是什么?
3.用单次测量结果与多次测量结果表示放射性测量结果时,为什么是N±N1/2,其物理意义是什么?
4.为什么使用放射性的概率分布可以检查辐射仪的性能?
5.对实验结果进行检验时,如何正确选择概率分布类型?
附录:
仪器操作详细步骤
A.FD-3013
(1)装入两节1号电池,注意正确放入电池的极性,正极朝里,负极向外;
(2)将仪器手柄部旋钮开关打开置于“ON”,预热5分钟;
(3)测量时将底部开关置于CPM/CPS(计数/分钟,计数/秒),测量时间为1分钟,每次测量结束,机器报警,记录数据,按手柄处红色按钮继续重复测量;
(4)测量要求于实验室固定点测量30次以上。
(5)测量结束关机,将旋钮置于“OFF”,取出电池。
注意:
!
(1)小心摔倒仪器,有玻璃器件!
B.FD-3017
(1)检查电源,本仪器需3节1号电池,开机检查电池是否充足,注意正确放入电池的极性,预热10分钟;
(2)在主机上放入α射线源,注意源的光亮面朝上(探测器在下方),设置测量时间为0.5分钟;
(3)按复零启动键开始测量,测量结束仪器报警,记录数据;
(4)重新按复零启动键继续测量,测量30次以上并记录数据;
(5)测量结束将测量时间(分)的旋钮置于关,取出电池。
C.ZDD-3901
(1)将探头的电缆线将探头与主机连接好;
(2)插入变压器,采用交流电供电;
(3)开机预热10分钟以上;
(4)按“设置”键设置测量时间为1分钟,按“选择”键选择“Totalcount”测量项,连续测量装置的本底计数5次以上,测量放射源的计数30次以上,并记录之。
(5)关闭电源,断开电缆。
注意:
!
(1)必须在主机电源关闭的状态下,连接或断开电缆与主机和探头的接口;
!
(2)小心摔倒仪器,有玻璃器件!
D.G-γ剂量率仪(连续自动测量仪器)
(1)将探头通过电缆连接主机;
(2)插入变压器,采用交流电供电或检查仪器电源(使用6节1号电池);
(3)开机并预热15分钟;
(4)菜单选择:
主机面板共五个按键,Enter(Yes)、+1、→、Esc(No)、Func,进入主画面
a)首先按FUNC进入主菜单(SAMP、PARA、OTHER),选择PARA进行参数设定;
b)Time(选择采样时间),至少20秒,
c)Times(采样次数)至少3次,
d)Circel(循环次数)选择:
多次测量结果求平均值(测量本底设置为10次以上,测量放射性源设置为30次以上);
e)按Esc退回主菜单,将光标移动到SAMP上,按Enter进入采样测量;这时显示窗口提问:
是否连接打印机和电脑,如没有连接,则按Esc,准备开始测量。
(5)使用三脚架将仪器架在1米高处开始测量;
(6)记录测量结果,仪器将显示在设置好的测量参数条件下的每个循环的测量结果,M(多次测量结果平均值)和V(变异系数,等于平均值/均方误差);
(7)实验结果后关闭电源,断开电缆。
注意:
!
(1)必须在主机电源关闭的状态下,连接或断开电缆与主机和探头的接口!
!
(2)小心摔倒仪器,有玻璃器件!
实验二
γ射线的衰减吸收规律
一、实验目的
1.加深对γ射线在物质中的吸收规律的理解;
2.掌握测量γ射线在几种物质中的有效吸收系数的方法;
3.学会如何正确安置实验条件的方法。
二、实验内容
1.在好几何条件下,测量137Cs的γ射线在石板、瓷砖中的吸收曲线,并由曲线斜率、半吸收厚度确定上述物质的有效(线)吸收系数和有效质量吸收系数;
2.计算有效质量吸收系数,并与有效(线)吸收系数行比较;
3.使用最小二乘法拟合实测曲线,求出有效(线)吸收系数。
三、实验原理
四、设备与装置图
1.放射源137Cs1个;
2.ZDD-3901石材放射性检测仪;
3.瓷砖和石板若干。
五、实验步骤
1.检查设备工作状态,开机预热;
2.按示意图放置实验装置,调整装置,使放射源、探测器的中心位于同一轴线上;
3.设置仪器测量参数,(测量)时间为1分钟,选择“Totalcount”,测量结果为脉冲数/分;
4.记录整个测量装置没有放射源时的本底计数5个以上;
5.放入放射源137Cs;
6.记录有放射源137Cs的计数5个以上;
7.调整吸收屏位置,在小角度散射次级γ射线影响较小条件下,逐步放入瓷砖(每次一块),每次记录2个以上仪器读数,如两次数据相对误差较大,再次进行测量并记录读数;
8.分别逐步放入石板(每次一块),每次记录2个以上仪器读数,如两次数据相对误差较大,再次进行测量并记录读数;
9.关闭仪器电源,断开连接电缆,如果用电池,拆除电池;
10.归还放射源;
11.详细记录实验仪器的型号、实验室空气温度、湿度及压力,以及仪器操作者及记录者等。
六、编写实验报告
1.绘制不同吸收物质的γ射线吸收曲线(用平均计数作图),并解释之;
2.比较两种几何条件下石材的吸收曲线(用平均计数作图),并解释之;
3.使用直线斜率法、半厚度法或最小二乘法拟合求解有效(线)吸收系数,并比较之。
4.叙述实验装置的安装及注意事项。
注意:
!
(1)必须在主机电源关闭的状态下,连接或断开电缆与主机和探头的接口!
!
(2)小心摔倒仪器,有玻璃器件!
实验三
土壤测氡仪(FD-3017)的刻度及使用
一、实验目的
1.熟悉测氡仪的一般刻度原理和方法;
2.掌握使用液体镭源标定FD-3017型测氡仪的方法;
3.学习并掌握FD-3017测氡仪野外工作方法。
二、实验内容
1.学习检查FD-3017镭A测氡仪的抽气系统和测量主机的方法;
2.学习FD-3017镭A测氡仪使用方法;
3.使用液体镭源用真空法刻度FD-3017镭A测氡仪;
4.学习计算土壤测氡仪仪器常数的方法;
5.测量校园内土壤氡浓度。
三、原理
四、设备与装置图
1.液体镭源1个;
2.FD-3017镭A测氡仪一台;
3.胶管等。
五、实验步骤
1.检查仪器设备及附件装置。
2.学习并按仪器操作步骤练习仪器的使用方法。
3.做仪器稳定性检查(放入α源)。
4.用真空法校准FD-3017测氡仪。
5.在校园内开展土壤测氡仪。
六、编写实验报告
1.阐述真空法校准(刻度)测氡仪的原理、方法及步骤。
2.叙述实验装置的安装及注意事项。
七、思考题
1.FD-3017通过测量218Po进行222Rn浓度测量的优点是什么?
2.土壤氡测量过程中的影响因素?
附录
一、FD-3017镭A测氡仪仪器结构及各组成
二、FD-3017镭A测氡仪仪器操作基本步骤
1.检查设备装置。
(1)检查主机电源。
(2)启动主机自检程序,检查主机数字电路是否正常工作。
(3)用α放射源检查仪器探头是否工作正常,仪器是否稳定。
(4)检查抽筒是否密封。
(5)检查胶管接头处是否密封。
(6)检查液体镭源和夹子、胶管、接头是否备齐。
2.开启操作台电源,设置测量程序。
选择2'-15"-2'土壤测氡程序(加高压2分钟,测量2分钟),并开机预热仪器15分钟以上。
3.加放射源进行仪器稳定性检查。
放入α源,注意源的光亮面朝上(探测器朝下),设置测量时间为0.5分钟,测量10次,多次测量统计误差在10%以内。
4.按仪器说明书连接仪器。
将高压线连接仪器主机和抽筒。
5.将抽筒出气口与取样器(或液体镭源出口)连接。
6.放片。
将采样铝片放入抽筒样片盒内,注意有镭A字样的面朝下方。
7.准备抽气。
将抽筒阀门拨到“吸气”位置,准备抽气。
8.抽气。
缓缓提升抽气筒,将氡气引入抽气筒,抽气1.5升。
9.加高压。
启动主机高压,收集收集222Rn的衰变子体218Po。
10.取片。
在听到高压报警后,立即打开抽筒样片盒,用镊子夹住铝片边缘,将铝片有镭A字样的面朝上,放入主机探测器内(延迟15秒后会自动启动测量)。
注意有镭A字样的面朝上方。
11.测量。
仪器会自动开始测量,显示测量结果,即脉冲数。
记录仪器示值。
12.脱气。
将抽筒阀门拨到“排气”位置,将新鲜空气引入抽筒并排空。
13.重复步骤6-12,进行下一个点的测量。
14.关闭高压,松开电缆线。
15.关闭主机电源。
16.记录仪器型号和实验时温度、湿度及大气压力。
液体镭源刻度方法
1.按步骤1-4工作;
2.将抽筒出气口与液体镭源出口连接。
注意:
切记不要将镭源接反了!
!
!
3.确认胶管连接正确后,将液体镭源玻璃管中的氡气抽入抽筒中。
注意:
打开液体镭源的封闭夹,记下开启时间,缓缓提升抽气筒,使源内的气泡保持在瓶中间部位,直至抽气筒提升到顶部。
此时,筒内空腔内体积为1.5l。
抽气结束后,即将抽筒阀门转向吸“关”的位置(注意:
提升抽筒切忌用力过猛和下压抽气筒,防止液体溢出)。
必须经实验老师检查后方可开始抽气。
4.重复步骤6-12,进行测量,并记录测量结果。
5.小心断开液体镭源与抽筒的接头,关闭液体镭源。
6.放入另一个铝片,重复步骤6-12进行测量。
共放入三个铝片。
7.按公式计算仪器常数(换算系数)。
8.排空液体镭源扩散器中的残存氡器,密封液体镭源,并记录密封时间。
9.收整仪器等附件。
实验四现场伽马能谱测量
-------闪烁多道伽马能谱仪(F2)
一、实验目的
1、熟悉闪烁多道伽马能谱仪(NaI(Tl)探测器和digiDART谱仪)工作的原理及仪器操作方法;
2、了解几种核素的特征γ射线谱以及改变增益对谱线的影响;
3、了解多道与四道伽马能谱仪的区别。
二、实验内容
1、了解现场伽马能谱仪工作原理并熟悉仪器的操作规程;
2、用多道伽马能谱仪测定放射性源137Cs的特征伽马射线谱并比较曲线;
3、学习稳谱方法;
4、掌握能量刻度的方法,计算仪器的能量分辨率。
三、工作原理(闪烁探测器(Scintillationdetector)
仪器结构:
闪烁体+光导+光电倍增管(GDB)+前置电路+电子线路
工作原理:
a.射线进入到闪烁体中与闪烁体相互作用,使闪烁体的原子、分子电离和激发;
b.被电离和激发的原子、分子退激时,一部分电离、激发能量以光辐射的形式释放出来,形成闪烁;
c.闪烁光的一部分被收集到光电倍增管的光阴极上;
d.光子被光阴极吸收后,发射出光电子;
e.光电子在光电倍增管中倍增,倍增的电子束在阳极上被收集,产生输出脉冲信号。
四、实验步骤
1.开机并稳定半小时以上;
2.选择合适的放大倍数,采集并分析137Cs的谱图;
3.用137Cs和40K放射源进行能量刻度,分别记录137Cs和40K全能峰(662keV1460keV)的能量和峰位中心道的道数;
4.采集并观测仪器置于地面采集的伽马射线谱,学习现场伽马能谱仪测量方法。
五、编写报告
1.计算能量刻度公式中的a和b,并写入谱仪;
2.应用已有的换算系数,计算实测点的钾、铀、钍含量。
六、注意事项
注意:
!
关机时一定要先降高压后关电源。
七、思考题
1.闪烁伽马能谱仪能量分辨率的计算方法与高纯锗伽马能谱仪的区别;
2.比较多道与四道伽玛能谱仪的优劣;
3.现场伽马能谱仪测量中的影响因素。
附录现场伽马能谱仪操作详细步骤
1.digiDART操作基本步骤
(1)开机检查仪器电池。
本仪器使用充电电池,故使用前需检查电池是否充足。
开机按on/off键,选择1-ViewStatus,其中BatteryTimeRemain表示剩余时间电量,另外Menu/enter键具有确定和返回上一级菜单的功能。
(2)加高压。
开启探头上方的高压按钮,预热15分钟。
(3)在主菜单下设置采样参数,主要设置livetime。
选择测量时间,进入主菜单选择6-AdjustControls,选择3-PresetsSettings,选择1-LiveTimePreset,输入测量时间300秒,按确定返回主菜单按start后开始测量。
(4)保存实测谱线……。
(5)关闭高压。
(6)关机。
2.能量刻度
(1)在仪器探头正前方,放置137Cs和40K源。
(2)按一定的测量时间采集带源的全谱数据,并保存数据。
能量刻度使1024道谱仪测量的能量最大范围为3MeV。
因此,40K的特征峰(1460keV)位于476道左右,662keV位于220道。
选择合适的放大倍数(Gain)。
进入主菜单选择6-AdjustControls,选择2-AmplifierSettings,其中1-CoarseGain粗调,2-Fine细调。
谱图显示。
进入主菜单选择7-GeneralSettings,选择7-Display,选择1-AdjustScale,其中2-log为对数坐标。
对数坐标便于观察特征峰。
观察实测谱线特征峰是否在预订道上。
如137Cs峰不在合适的道,更改放大倍数(放大或者缩小)后重新采集谱线,直至将137Cs峰放在220道。
(3)通过能量刻度公式计算得到斜率a和截距b。
进入主菜单选择4-StatusLine,选择2-(Channel)和0-Counts。
选择成功后在屏幕上方会显示光标所在的道数和计数率。
按两次7键放大谱线,使光标移动步进为1道。
读取全能峰计数,左右两边找到全能峰计数一半的道址(使用插值法找到较精确值)。
(4)将斜率a和截距b的值写入谱仪。
进入主菜单选择7-GeneralSettings,选择6-Calibrate,选择1-EnterSlope输入计算好的斜率a;按确定键返回上一级菜单,选择2-EnterIntercept输入截距了b,按确定键返回上一级菜单。
注:
方向键向左输入为负号,方向键向右输入为小数点。
(5)返回主菜单。
3.现场测量
将仪器探头垂直放置在地面,采集实测谱线,观测并保存谱线。
4.关闭高压。
5.归还仪器。
按on/off键,通过提示选1关闭仪器。
归还137Cs源。
能量分辨率:
探测器所能区分的粒子最小能量间隔,数值上等于某一光电峰辐度半高宽与该峰所对应的脉冲辐度之比。
η(%)=△E/E或η(%)=△h/h0
NaI(Tl)以137Cs放射源的662keV能量峰来计算探测器的能量分辨率。
实验六放射性核素的γ射线谱的认识与测定
-------HPGe数字化γ谱仪
一、实验目的
1.熟悉HPGeγ谱仪及相应数据采集软件的一般操作使用方法;
2.了解数字化多道脉冲幅度分析器(MCA)工作原理;
3.了解天然放射性核素铀、镭、钍、钾和人工放射性核素137Cs、60Co等的特征γ射线谱;
4.了解能量刻度方法;
5.理解低本底相对法γ谱定量分析原理。
二、实验内容
1.通过改变主放大器的放大倍数,了解谱图中能量和道址的关系、以及放大倍数与谱图中全能峰峰位或道数的关系;
2.学习用152Eu放射源进行探头能量刻度的方法;
3.认识137Cs单能源的仪器谱(复杂谱);
4.采集并观测226Ra的γ射线谱,认识镭组γ射线谱的主要成份,学习伽马谱定性分析原理;
5.采集混合体标准源谱线,学习伽马谱定量分析原理。
三、基本原理
四、设备与装置图
1.HPGe探测器、数字化DSPec(MCA);
2.低本底铅室;
3.镀镭指南针1个;
4.152Eu放射源1个
5.混合体标准源1个;
6.建材样品1个。
五、步骤
5.开机并稳定半小时以上;
6.改变放大倍数,了解谱图中全能峰峰位与道数的关系;
分别用×5或×2的放大倍数,采集并分析137Cs的谱图
7.用152Eu放射源进行能量刻度(8192道对应最大能量约2MeV);
分别记录152Eu全能峰(121keV、349keV和1408keV等)的理论能量值,以及全能峰峰位对应的道数
8.采集137Cs单能源谱数据,观测并分析其仪器谱(复杂谱);
9.采集并观测226Ra的γ射线谱,认识镭组γ射线谱的主要成份,学习伽马谱定性分析原理;
10.采集混合体标准源谱线,计算谱仪系统的能量分辩率(对60Co的1332keV)。
六、实验报告
1.绘制能量刻度曲线(线性拟合);
2.分析137Cs放射源的复杂谱;
3.计算谱仪系统的能量分辩率。
七、思考题
1.γ谱分析的基本原理?
2.用体源的相对法测定样品中镭含量时,样品为什么要密封30天以上?
附录:
HpGe数字化γ谱仪操作详细步骤
该设备主要由三部分组成HpGe探测器(铅室中)、数字化DSPec(MCA)和在电脑中的相应软件,该仪器的主要操作都是在软件中完成。
测量样品前,检查液氮注入记录,确保仪器在低温下工作。
一、HpGe数字化γ谱仪操作基本步骤
(1)打开DSpec电源和启动电脑中GammaVison软件,软件主界面有两个区:
1DSPEC-063(探头区)和Buffer(缓存区),前者主要用于测量,后者可以调用以前测量的谱线进行分析和计算。
主菜单列出了该软件的九部分功能:
File(谱文件管理);Acquire(谱数据采集);Calibrate(刻度);Caculate(谱处理解析功能);Analyze(核素分析功能)Library(核素库);Services(谱分析相关的几种功能)ROI(感兴趣处理功能);Display(谱显示功能)。
(2)首先加高压,在1DSPEC-063下选择Acquire下的AdjustControl(调整控制),选中BiasHV栏中的空白窗口,此时在谱仪面板上HVON灯亮,预热30分钟以上。
(3)将待测样品放在铅室中的探测器上,在主菜单Acquire下设置采样参数:
a、打开Acquire→Setting→PresetLimits,在这个菜单下可以在General中设置采样真实时间(RealTime)和活时间(LiveTime);另外Uncertainty主要的作用是测量精度来停止采样,当操作者选择的区域(UncertaintyRegion)的计数精度达到预置值时,测量就会停止。
b、打开Acquire→ADCSetup(模数转换器安装),其中ConversionGain(转换增益)用来设置谱仪中使用的道数,如选择16384,则表示整个能量范围被分为16384道,一般都将该参数设为8192道;LowerLevelDiscriminator的作用设置下阀,将进入该参数前的道数的信号给切掉,这样就会使多道不被噪音信号给占据,使有用信号更容易通过;Gating(门控)一般设置为off,表示所有的探测信号都是被加工过的。
c、打开Acquire→AdjustControl,Amplifier/HV界面主要是用来对信号放大和加高压设置,其中AmplifierGain(放大器增益)的上下部分分别是细增益设置和粗增益设置,两者的乘积就是信号的有效增益(EffectiveGain),一般进行γ测量时,将细增设为0.5338,粗增设为×5;PreamplifierType(前置放大器类型)选定TransistorReset(晶体管重置),另一个则是ResistiveFeedback(电阻反馈);RiseTime(信号上升时间)选择为12us,这个时间越短,信号通过率就越大,而选择时间越长则分辨率越好。
(4)采样参数设置好之后,点击Acquire里的Start开始测量,当测量达到操作者设置的真实时间或活时间时测量停止,也可以按Acquire中的Stop停止测量;CopytoBuffer键的功能是将当前谱线复制到Buffer区中;另外可利用菜单Services下的SampleDescription可对样品进行描述。
(5)停止测量后存谱,具体操作为File→Save/Saveas→输入“文件名”;然后打开Analyze菜单下的PeakSearch对谱线自动寻峰,也可以利用ROI菜单下的Mark和MarkPeak进行手动寻峰,Unmark和Clear为手动删除能量峰,ClearAll的功能是将所有标记的峰删除。
另外在Display菜单下可选择谱显示的参数,如选择对数坐标显示谱线、扩大或所小显示范围,这些在主界面的第二栏菜单有相应的快捷键。
对谱线进行分析前要先确保Library下SelectFile选择的是相应的核素库文件,如果之前并不清楚样品中所含的放射性核素,应选择含放射性核素较多的库文件,如测量铀镭钍钾含量时一般调用D:
/jili/Uthrak;用Eu-152进行能量刻度时调用的是D:
/jili/EU152,此时该库文件没有含有铀镭钍钾能量峰的信息。
(6)整个1DSPEC-063下的界面可分为三部分,菜单、测量的谱线和右端显示的测量状态,第二栏菜单为一些主菜单下快捷键,右端显示的是当前测量的真实时间和活时间、操作者设置的时间限制,下端的功能分别是将光标移至下一个或上一个感兴趣区(ROI)、峰区(Peak)、核素库中能量峰(Library)的位置。
在显示谱线界面中的最下端有如下显示:
Marker:
623=164.06keV63cnts
其中623表示道数,164.06keV表示该道数所对应的能量,63表示该道的计数
用鼠标双击红色标记的峰之后会出现这些信息
Peak(峰位):
2322.54=609.29keV
FWHM(半高宽):
1.14FW(1/5)M(1/5高宽):
1.81
Library:
Ra-226at609.32;7.27Bq(活度)
GrossArea(毛面积):
473
NetArea(净面积):
394±23
GrossCountRate(毛面积计数率):
0.06cps
原始
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 放射性 实验 指导书