alpha譜儀實(shí)驗(yàn)-文庫吧資料
2024-08-18 00:41本頁面
【正文】 （ 3 ） 其中為材料電阻率（。其中一K是放大器的開環(huán)增益，是反饋電容，是放大器的總輸入電容，它等于是放大器插件電纜等寄生電容。要減少這些變化對輸出脈沖幅度的影響，前級放大器對半導(dǎo)體探測器系統(tǒng)的性能越著重要的作用。事實(shí)上，電源電壓的變化就可以產(chǎn)生偏壓近種微小變化。 探測器的結(jié)電容是探測器偏壓的函數(shù)，如果核輻射在探測器中產(chǎn)生電荷量為Q，那么探測器輸出脈沖幅度是。通常在半導(dǎo)體探測器設(shè)備中使用電荷靈敏前置放大器。為產(chǎn)生的電子空穴對數(shù)，e為電子電量。對于鍺。形成一對電子空穴所需的能量，與半導(dǎo)體材料有關(guān)，與入射粒子的類型和能量無關(guān)。金硅面壘型半導(dǎo)體譜儀具有能量分辨率高、能量線性范圍寬、脈沖上升時(shí)間快、體積小和價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，在粒子及其它重帶電粒子能譜測量中有著廣泛的應(yīng)用。為了提高譜儀的能量分辨率，探測器要放在真空室中。粒子在靈敏區(qū)內(nèi)損失能量轉(zhuǎn)變?yōu)榕c其能量成正比的電脈沖信號，經(jīng)放大并由多道分析器測出幅度的分布，從而給出帶電粒子的能譜。半導(dǎo)體譜儀：半導(dǎo)體譜儀的組成如圖1所示 金硅面壘探測器是用一片N型硅，蒸上一薄層金（100200），接近金膜的那一層硅具有P型硅的特性，這種方式形成的PN結(jié)靠近表面層，結(jié)區(qū)即為探測粒子的靈敏區(qū)。探測器工作時(shí)加一反向偏壓,帶電粒子在空間電荷區(qū)（勢壘區(qū)）內(nèi)損失能量而產(chǎn)生電子—空穴對其數(shù)目同帶電粒子的能量損失值E有關(guān): N=E/W，式中N是產(chǎn)生的正、負(fù)離子對數(shù),W是產(chǎn)生一對正、負(fù)離子對所需的平均能量, 正、負(fù)離子對，在一定的反向偏壓作用下分別向探測器正、負(fù)極漂移，在輸出電路產(chǎn)生電壓脈沖,電壓脈沖的幅度與核輻射在半導(dǎo)體探測器的靈敏區(qū)中的損失的能量成正比(若粒子在靈敏區(qū)損失其全部能量時(shí))；脈沖數(shù)與核輻射的強(qiáng)度成正比。α粒子的質(zhì)量比電子大得多，當(dāng)它通過吸收體時(shí)，需經(jīng)過多次碰撞才損失較多的能量（因?yàn)樵谝淮闻鲎仓校|(zhì)量為M、能量為E的帶電粒子，轉(zhuǎn)移給電子（質(zhì)量為m）的最大能量約為4EmM/(M+m)2）。天然放射性物質(zhì)進(jìn)行α衰變放出的α粒子的能量在4～8MeV 之間（能量最大Thc’(212Po) ，），核反應(yīng)截面很小，產(chǎn)生盧瑟福散射的幾率也很小，主要是與核外電子的相互作用。如果電路中存在電容性的寄生參量，將高能端將產(chǎn)生拖尾。雖然可以采用基線恢復(fù)或極零補(bǔ)償?shù)确绞绞馆敵龆穗娢涣⒓椿謴?fù)，但是還達(dá)不到理想狀態(tài)。電感性的寄生參量造成脈沖反沖，需要經(jīng)過一段時(shí)間才能回到0電位，在更嚴(yán)重的情況下，甚至產(chǎn)生自激。理論上，單能α粒子譜是線狀譜，應(yīng)是位于相應(yīng)能量點(diǎn)處垂直于橫坐標(biāo)軸的單一直線，但由于α粒子入射方向、空氣吸收、樣品源自吸收的差異和低能粒子的疊加等原因，實(shí)際測得的是具有一定寬度的單個(gè)峰，其峰頂位置相應(yīng)于α粒子的能量，譜線以下的面積為相應(yīng)能量的α粒子的總計(jì)數(shù)率，峰的半高寬與峰頂能量比值的百分?jǐn)?shù)則為α譜儀的能量分辨率。電流信號經(jīng)前置放大器、主放大器放大，出來的電信號通過多道分析器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，最后通過計(jì)算機(jī)采集并顯示其儀器譜（實(shí)驗(yàn)用α譜儀硬件連接及內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示）。α粒子在空氣中的徑跡是一條直線，這種直線很容易在威爾遜云室中看到。由于α粒子在空氣中的射程很短（在T=15℃，P=1大氣壓時(shí)，天然放射性核素衰變產(chǎn)生的α粒子，射程最大為Thc
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