当前课程知识点：核辐射物理及探测学 > 第六章射线与物质相互作用 > 6.4 γ射线与物质的相互作用 > 6.4.1 能谱的概念

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6.4.1 能谱的概念在线视频

6.4.1 能谱的概念

下一节:6.4.2 γ射线与物质相互作用的特点

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6.4.1 能谱的概念课程教案、知识点、字幕

现在我们知道了

带电粒子在介质中

主要通过电离能量损失

或辐射能量损失而损失能量

那么非带电的辐射

如γ射线

它和物质相互作用时

与带电粒子与物质相互作用的区别大不大呢

这个区别是巨大的

可以说是完全不同

带电粒子与物质相互作用

可以看成是

许多次的小的碰撞过程

虽然碰撞的次数

和每次碰撞损失的能量是随机的

但碰撞是必然会发生的

也就是说带电粒子通过介质时

必然会与介质发生相互作用而损失能量

但γ射线通过介质的时候

它与介质的相互作用

却是概率性的

单次性的比较大的相互作用

γ射线通过介质时

有可能发生也有可能不发生相互作用

下面我们来介绍

γ射线与物质的相互作用

首先我们来讨论一个能谱的概念

谱我们说代表的它是一种分布

能谱就是能量的一个分布

它是统计多个目标的同一特性

得到的一个结果

例如我们可以统计

全班同学的身高

来统计出一个身高谱来

横坐标是身高

纵坐标是处于

一定身高范围的人数

身高的分布图我们说不是一个人

能形成的

如果全班同学只有一个人

我们就不能说它是身高谱

一定是一定数量的人

才能形成的一个结果

再例如

我们考试成绩

它会有一个成绩的分布图

我们也可以把它

称为一个成绩的谱

也就是说

你统计这个考试的成绩

看一下60到70的有多少人

70到80的有多少人等等

画出这么一个直方图来

横坐标是成绩

纵坐标是处于这个成绩段的人的数量

这个是一个成绩谱

同样的道理

只有多个人

它的成绩才能统计出一个分布来

一个人的成绩你不能讲分布了

所以能谱一定是多个粒子的

能量的统计

而不是一个粒子的一个信息

我们看能谱其实就是dNdE

相对于E的一个直方图

横坐标应该是能量

纵坐标是某一个能量间隔的粒子束

这么一个概念

我们把这样的一个分布图

叫做能谱图

在实验上直接测量的

其实测的不是能谱了

我们测的是叫脉冲幅度谱

因为能量我们给它转成了信号的幅度

所以直接测量呢

其实是一个脉冲幅度谱

在这个里面我们用dNdh去表示

脉冲幅度为h的

单位幅度间隔的脉冲的数量

其实这个时候

脉冲的幅度和能量之间

是一个正比的关系

所以脉冲幅度谱也就代表了能谱

这个谱也是测量大量入射粒子

形成的一个结果

由于统计涨落的影响

我们说即使对同一能量的

带电粒子束

最后你测量形成的信号的幅度

也是不一样的

最后我们会形成一个

脉冲幅度的分布

我们把脉冲幅度分布的中心值

所对应的这个值看成它对应到

入射粒子的能量这个数字上去

实际测量呢

我们用的仪器

就是多道脉冲幅度分析器

这个时候其实

我们是把脉冲幅度值

做了一个数字化

所以最后得到的横坐标

它也不是脉冲幅度值

而是我们叫道址

其实是脉冲幅度值

所对应的一个数字

它们之间是一个

一一对应的关系

正比的关系

所以这个里面我们举个例子

入射带电粒子的能量

如果是单能的

来的入射带电粒子都是1MeV的

设1MeV的能量

在探测器里面沉积能量

对应行成的信号的

平均幅度1V的话

我们测量大量的

1MeV这样的能量的

入射带电粒子

会得到很多个幅度为1V的脉冲信号

当然由于涨落的影响

有些脉冲信号比1V会稍小一点

有一些会比1V稍大一些

最后我们会测量到

一个脉冲幅度的分布图

这张图就叫脉冲幅度谱

或者叫能谱

当然最后我们说用多道测的话

横坐标就变成一个数字化的结果

叫道址

所以这个地方这个道址和幅度之间

它也是一个对应的关系

在能谱曲线下面包围的面积

表示测量到的信号的数量

曲线上的每一个点

代表测量到的信号幅度处于该值

或者这个区间里面的信号的个数

这是一个能谱的概念

这个地方我们给两张图

举例说明一下能谱

这个都是γ能谱了

当然是由不同探测器测量到的

γ能谱

测量到的都是钴60放射源的

γ能谱

一个是用半导体探测器测量的结果

一个是用闪烁探测器测量的结果

横坐标这个里面我们会看到

它都是叫道址

也就是刚才说了

用多道测量的那个幅度值

纵坐标我们通常可以用计数

也可以用计数率

也就是说

你可以直接用计数表示

也可以用计数除以时间

测量的时间

计数率去表示它都可以

所以测能谱

它不是测几个粒子就能形成的

一定要测大量的粒子

最后才能形成一个能谱

所以测量能谱

通常是需要一定时间的

就我们实验室里面测量一个能谱

根据源强的不同

往往需要几分钟

几十分钟或者几个小时

那有的时候如果这个源很弱的话

那这个能谱的测量可能需要

以年的这个时间为度量

这个就是能谱的概念

希望大家能够掌握

这一节的内容就到这里

核辐射物理及探测学课程列表：

第一章原子核的基本性质

-1.1 基础知识、常量与单位

--1.1.1 基础知识、常量与单位

-1.2 原子核的构成、表示方法与相关术语

--1.2.1 原子核的构成

--1.2.2 原子核的表示方法

--1.2.3 一些原子核相关的术语

-1.3 原子核的大小与稳定性规律

--1.3.1 原子核的大小

--1.3.2 核力的基本特性

--1.3.3 β稳定曲线及原子核的稳定性规律

--1.3.4 核势垒

-1.4 原子核的结合能

--1.4.1 质量亏损与质量过剩

--1.4.2 原子核的结合能与比结合能

--1.4.3 液滴模型

-1.5 原子核的自旋

--1.5.1 原子核的自旋

-1.6 原子核的磁矩与电矩

--1.6.1 原子核的磁矩

--1.6.2 原子核的电矩

-1.7 原子核的统计性质、宇称与能态

--1.7.1 原子核的统计性质

--1.7.2 原子核的宇称

--1.7.3 原子核的能态

-课后作业--作业

第二章原子核的放射性

-2.1 放射性衰变的基本规律

--2.1.1放射性的发现

--2.1.2原子核的放射性

--2.1.3衰变纲图

--2.1.4放射性衰变的基本规律

--2.1.5描述放射性的特征量

--2.1.6 放射性活度、比活度、射线强度

-2.2 递次衰变规律

--2.2.1 递次衰变规律

--2.2.2 放射性平衡与逐代衰变

-2.3 放射系

--2.3.1 放射系

-2.4 放射规律的一些应用

--2.4.1 放射源活度修正和源性质分析

--2.4.2 放射源制备时间与放射源活度确定

--2.4.3 碳-14断代年代法

--2.4.4 地质放射性鉴年法

--2.4.5 短寿命核素发生器

-课后作业--作业

第三章原子核的衰变

-3.1 原子核的衰变方式

--3.1.1 原子核的衰变方式

-3.2 α衰变

--3.2.1 α衰变的形式

--3.2.2 α衰变的特点

--3.2.3 α衰变的衰变能

--3.2.4 α衰变与核能级图

--3.2.5 α衰变的衰变常数

-3.3 β衰变

--3.3.1 什么是β衰变？

--3.3.2 中微子假说

--3.3.3 中微子的性质

--3.3.4 β-衰变

--3.3.5 β+衰变

--3.3.6 轨道电子俘获

--3.3.7 β衰变三种类型小结

--3.3.8 β衰变的费米理论与选择定则

--3.3.9 β能谱形状与库里厄图

--3.3.10 衰变常数与比较半衰期

-3.4 γ跃迁

--3.4.1 什么是γ跃迁？

--3.4.2 γ跃迁的多极性与主要特点

--3.4.3 γ跃迁几率与选择定则

--3.4.4 同质异能跃迁

--3.4.5 内转换

-课后作业--作业

第四章原子核反应

-4.1 核反应的概况

--4.1.1 原子核反应相关概念

--4.1.2 核反应中的第一

--4.1.3 核反应的分类

--4.1.4 核反应中的守恒定律

-4.2 核反应能和Q方程

--4.2.1 核反应能

--4.2.2 Q方程

--4.2.3 Q方程的应用

--4.2.4 实验室坐标系和质心坐标系

--4.2.5 核反应阈能

--4.2.6 L系和C系中出射角的关系

-4.3 核反应截面和产额

--4.3.1 核反应截面

--4.3.2 微分截面和角分布

--4.3.3 L系和C系中反应截面的关系

--4.3.4 反应产额

-4.4 反应机制及核反应模型

--4.4.1 核反应的三阶段描述和各截面的关系

--4.4.2 核反应的光学模型

--4.4.3 复合核模型

--4.4.4 共振和共振公式

--4.4.5 (n,γ)反应的1/v规律

-课后作业--作业

第六章射线与物质相互作用

-6.1 辐射与物质相互作用概述

--6.1.1 射线(辐射)及射线的分类

--6.1.2 带电粒子与物质原子的碰撞过程

--6.1.3 能量损失率、比能损失或阻止本领

-6.2 重带电粒子与物质的相互作用

--6.2.1 重带电粒子与物质相互作用的特点

--6.2.2 电离能量损失规律：Bethe公式

--6.2.3 对Bethe公式的讨论

--6.2.4 Bragg曲线与能量歧离

--6.2.5 能量损失的Bragg加法法则

--6.2.6 重带电粒子的射程及射程歧离

--6.2.7 阻止时间

-6.3 快电子与物质的相互作用

--6.3.1 快电子与物质相互作用的特点

--6.3.2 辐射能量损失规律

--6.3.3 快电子的能量损失率

--6.3.4 快电子的吸收与射程

--6.3.5 快电子的散射与反散射

--6.3.6 正电子湮没

--6.3.7 带电粒子与物质相互作用小结

-6.4 γ射线与物质的相互作用

--6.4.1 能谱的概念

--6.4.2 γ射线与物质相互作用的特点

--6.4.3 光电效应(物理、能量、截面)

--6.4.4 康普顿效应

--6.4.5 电子对效应

--6.4.6 三种效应的比较

--6.4.7 其他作用过程

--6.4.8 γ射线的衰减规律

--6.4.9 关于中子与物质相互作用的说明

-课后作业--作业

第七章辐射测量的数理统计基础

-7.1 统计学的基础知识

--7.1.1 伯努利实验

--7.1.2 二项分布

--7.1.3 泊松分布

--7.1.4 高斯分布

--7.1.5 串级变量

-7.2 放射性测量的统计误差

--7.2.1 核衰变数的涨落

--7.2.2 放射性测量的统计误差

-7.3 电离过程的涨落与法诺分布

--7.3.1 电离过程的涨落与法诺分布

-7.4 粒子束脉冲的总电离电荷量的涨落

--7.4.1 粒子束脉冲的总电离电荷量的涨落

-7.5 时间间隔的统计分布

--7.5.1 相邻信号脉冲(或粒子)的时间间隔

--7.5.2 相邻“进位脉冲”的时间间隔

-课后作业--作业

第八章气体电离探测器

-8.1 气体中离子与电子的运动规律

--8.1.1 气体中离子与电子的运动规律

-8.2 电离室

--8.2.1 电离室的工作机制

--8.2.2 脉冲电离室及其输出信号

--8.2.3 脉冲电离室的主要性能指标第一部分：能量分辨率

--8.2.4 脉冲电离室的主要性能指标第二部分：饱和特性、坪特性等

--8.2.5 累计电离室

-8.3 正比计数器

--8.3.1 正比计数器的工作原理

--8.3.2 正比计数器的输出信号

--8.3.3 正比计数器的主要性能指标

-8.4 G-M计数管

--8.4.1 GM计数管的工作机制

--8.4.2 有机自熄GM计数管

--8.4.3 卤素自熄GM计数管

--8.4.4 自熄GM计数管的输出信号和主要性能指标

-8.5 气体探测器小结

--8.5.1 气体探测器小结

-课后作业--作业

第九章闪烁探测器

-9.1 闪烁体

--9.1.1 闪烁体及其分类

--9.1.2 闪烁体的主要物理特性

--9.1.3 闪烁光的收集

-9.2 光电倍增管

--9.2.1 光电倍增管及其主要性能

-9.3 闪烁探测器

--9.3.1 闪烁探测器输出信号的物理过程及输出回路

--9.3.2 闪烁探测器的输出信号

--9.3.3 闪烁探测器输出信号的涨落

-9.4 单晶闪烁谱仪

--9.4.1 单晶闪烁谱仪的构成和主要性能指标

-课后作业--作业

第十章半导体探测器

-10.1 半导体与半导体探测器

--10.1.1 半导体探测器及其基本特点

--10.1.2 半导体的基本性质

-10.2 PN结半导体探测器

--10.2.1 PN结半导体探测器的工作原理

--10.2.2 PN结半导体探测器的输出信号

--10.2.3 PN结半导体探测器的主要性能

-10.3 锂漂移和高纯锗半导体探测器

--10.3.1 锂漂移半导体探测器

--10.3.2 高纯锗半导体探测器

--10.3.3 锂漂移和高纯锗半导体探测器的性能与应用

-10.4 其他半导体探测器

--10.4.1 其他半导体探测器

-课后作业--作业

第十二章核辐射测量方法

-12.1 活度测量方法

--12.1.1 辐射测量关心的问题

--12.1.2 活度测量的相对法与绝对法

--12.1.3 影响活度测量的因素

--12.1.4 α放射性样品活度的测量

--12.1.5 β放射性样品活度的测量

-12.2 符合测量法

--12.2.1 什么是符合？

--12.2.2 真符合

--12.2.3 反符合

--12.2.4 延迟符合

--12.2.5 符合曲线

--12.2.6 偶然符合

--12.2.7 真偶符合比

-12.3 γ能谱解析

--12.3.1 γ能谱解析

-课后作业--作业

第十三章中子及中子探测

-13.1 中子的基本特性与分类

--13.1.1 中子的基本特性与分类

-13.2 中子源

--13.2.1 中子源

-13.3 中子与物质的相互作用

--13.3.1 中子与物质的相互作用

-13.4 中子探测的特点与探测方法分类

--13.4.1 中子探测的特点与探测方法分类

-13.5 常用的中子探测器

--13.5.1 常用的中子探测器

-课后作业--作业

6.4.1 能谱的概念笔记与讨论

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