光子与闪烁体发生光电效应而产生的,它直接反映了射线的能量。平台状曲线B是康普顿效应的贡献,它的特征是散射光子逃逸出晶体后留下一个连续的电子谱。峰C是反散射峰,当
射线射向闪烁体时,总有一部分
射线没有被吸收而逸出,当它与闪烁体周围的物质发生康普顿散射时,反散射光子可能进入闪烁体发生光电效应,其电脉冲就形成反散射峰。峰D是X射线峰,它是由
的K层特征X射线贡献的。处于激发态的
在放出内转换电子后,造成K壳层空位,外层电子向K壳层跃迁后产生X光子。图4-7给出
的
能谱,这里不在赘述。
图4-4
射线与闪烁体的作用示意图
4. 谱仪的能量分辨率和能量刻度曲线
闪烁单晶谱仪最主要的指标是能量分辨率和线性。
1. 对于单一能量的带电粒子,闪烁探头产生的输出脉冲幅度分布是近似为高斯型的对称分布,见图4-8。
通常能量分辩率定义如下:
图4-8
是指峰值一半处(即最高计数N0一半处)的宽度,通常叫半宽度(FWHM);U是峰值N0对应的幅度,即峰位。因为输出幅度可以变换为射线的能量,如果线性良好,可以直接变为
W表示出谱仪能够区分能量很靠近的两条谱线的本领,或者说它代表了谱仪能够分辨开(两种能量很相近)的能量差的相对值的极限。显然W越小越好,表示它能将靠得很近的谱线分开。对于一台谱仪来说,近似地有
即谱仪的分辨率还与入射粒子的能量有关。
闪烁谱仪的能量分辨率取决于闪烁体、光电倍增管、电子学线路的选择与配合。由于现在电子学线路技术的提高,分辨率主要取决于闪烁体的分辨本领。对于单晶NaI(TI)谱仪来说,能量分辨率是以
的0.662MeV单能
射线的光电峰为标准的,它的值一般在8-15%,最好可达6-7%。
2. 能量线性是指谱仪的输出脉冲幅度与带电粒子能量之间是否有线性关系。由于NaI(TI)单晶对于能量在100keV到1300keV是近似线性的,谱仪的能量线性主要取决于谱仪的工作情况。为检查谱仪的能量线性情况,必须利用一组已知能量的放射源,测出它们的
射线在
谱中相应的全能峰位置(或道址),然后,作出
能量对脉冲幅度(或道址)的能量刻度曲线。一般选用标准源
(0.662MeV)和
(1.17MeV,1.33 MeV)来作,其曲线见图4.9。这个线性关系可用线性方程表示,即