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核能谱测量

[拼音]:henengpu celiang

[外文]:nuclear spectrum measurement

对各种核辐射粒子的能量分布情况的测量。测量核能谱的方法较多,但在核物理实验中,核电子学方法测量能谱是最主要的一种手段。用核电子学方法测量能谱,主要有脉冲幅度测量、飞行时间测量及与磁谱仪配合进行位置测量等。

脉冲幅度测量

幅度测量就是测量入射粒子在探测器中产生电脉冲的幅度分布。很多种探测器的输出脉冲幅度分布与入射粒子能量在探测介质中的损失具有线性关系,所以测出的幅度分布就能说明入射粒子的能量分布。这种方法既适用于带电粒子,也适用于中性粒子和X、γ等电磁辐射。因此,它在能量测量中使用最为广泛。各种基于脉冲幅度测量的能谱仪的基本组成除辐射探测器外,还需要有一系列与之配合的核电子学仪器,包括低噪声前置放大器、主放大器、多道脉冲幅度分析系统和供电电源等。但为了能在各种条件下得到良好的能量分辨,实际的谱仪系统往往比较复杂。例如,在高计数率情况下工作时,为了减少脉冲堆积和基线漂移对谱形造成的畸变,就需要在测量系统中配备堆积拒绝器和基线恢复器。为了防止谱仪系统长时间工作时不稳定性的影响,就需要用稳谱器来进行自动调整。此外,还可根据实验的要求配置活时间校正、能量选择和时间选择等电路。在进行γ能谱测量中,为了压低康普顿散射峰对谱形的影响,还研制成各种类型的康普顿剔除谱仪,或称反康普顿谱仪。其原理是利用反符合电路抵消由康普顿散射给出的电脉冲,尽量减小对能谱测量的干扰。为了克服锗探测器灵敏体积不易做得很大和效率较低的缺点,还可采用多路开关电路,使多个探测器并联使用时做到探测效率相加而不影响其能量分辨性能。此外,现代谱仪系统还广泛应用计算机进行在线数据自动获取与处理,包括各种谱处理功能,如自动找峰、定峰位、求峰面积、计算峰的半高宽、能量刻度以及对复杂谱线的解谱等。

中子飞行时间测量

主要用于中子能谱测量。中子飞行一定距离所需的时间与其能量的平方根成反比,所以测量中子飞行时间的分布情况,即可得出中子的能量分布。基于这个原理而设计的核电子学仪器系统,称为中子飞行时间谱仪。确定中子飞行的起始时间主要有两种方式,即起始时间信号可由在中子起飞处的伴随粒子探测器给出;也可以用与中子脉冲束同步的电信号(如加速器高频信号或反应堆旁转子信号)给出。终止时间信号则由中子飞行管道终点处的中子探测器给出。在测量快中子飞行时间时,由于这一时间间隔很短,一般只有10-7~10-8秒,不易精确测出。最常用的是时间-幅度变换方法,将时间间隔变换为幅度与之成正比的电压脉冲,即可用多道脉冲幅度分析方法进行分析。另外,也可用游标尺的原理将时间间隔加以扩展,再进行时间分析。为了能够得到良好的时间分辨,定时精度非常重要,故对探测器输出的信号往往要求经过定时滤波放大和快定时甄别,尽量减少定时误差。在有强γ射线干扰的场合下,还要求使用具有中子、γ分辨能力的探测器,并与波形甄别电路配合,以便谱仪只对中子进行分析。

磁谱仪

磁谱仪是用于测量带电粒子能谱的一种大型探测仪器。它具有远比其他各种能谱仪更高的能量分辨能力。它的工作基于同一类型的带电粒子在磁场中偏转的角度与其能量有关的原理。因此,在逐步改变磁场强度时,即可根据处于一定位置的辐射探测器测得的计数变化情况求出所测带电粒子的能量分布。近年来,由于广泛采用位置灵敏探测器而简化了复杂的磁场调整,进一步提高了测量效率。利用这种原理还可以设计成具有良好粒子分辨本领的谱仪系统(见粒子识别技术)。

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文章名称:《核能谱测量》
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