👨🏽‍🤝‍👨🏻 ♊️ ☺️ 放射性产品。伽玛光谱仪。第2部分 👩‍👩‍👦‍👦 🧕🏻 👵🏼

在上一部分中，我们学习了如何组装伽马能谱仪。我们学习了如何在这种光谱技术中选择正确的碘化钠晶体和许多其他细微之处。

第一部分

接下来，我们需要建立一个领队。它的任务是将光谱仪与外部自然本底隔离。

我们会需要：

120 .
76- . 1941. , 60 , .
. .

铅自己被一个好朋友扔给了我们，这么小的重量被用来平衡轮胎配件上的车轮。这种产品的唯一缺点是一侧上的粘纸。因此，我们穿上裤子进入大自然，您需要烧掉所有多余的东西并融化贵金属。这些对大自然的出击有什么好处，在这里您可以有一个不错的重击，实际上是我们在整个过程中所做的。

目前，我们正在准备铅汤。在这里，您需要清除顶部的泡沫和其他炉渣。原始铸锭越干净，您要捕获的垃圾就越少。我们以很小的余量加热金属，然后逐渐将其倒入通风管中。底层应高约3厘米。在干燥，晴朗的天气下进行此类操作非常重要，微雨的迹象是不可接受的，否则铅很容易吐到您的脸上。学到了！

现在，必须使用螺钉和76 mm的油箱套筒进行安装和居中，并继续用热铅浇注产品壁。经过几次无聊而重复的程序后，我们的领导就结束了。产品的总重量为23公斤。留下大家最喜欢的野餐，别忘了给篝火写信。在搬走了空白的房子之后，借助于钢锯，我们切断了所有不必要的东西。

因此，让我们回想一下在伽马能谱仪运行期间看到的背景脉冲的图片。现在让我们看看有什么变化。

从实践。一层厚度为2厘米的均质铅层可将伽玛背景准确降低10倍，这在Becquerel Monitor程序中清晰可见。对于尺寸为30 * 40 mm的碘化钠晶体，房屋外的脉冲数将为60，而房屋内的脉冲数仅为6。

当然，许多人会怀疑铅为什么会有这么多麻烦！
这是有或没有保护的正常背景拍摄的示例。从频谱上看，这里似乎没有十二个脉冲，而是一百倍。无线电扫描701显示的背景值为11微伦琴，2厘米的铅将其降低至7。
这是规范，在这些Radioskans的生产中，他们展示了一个完整的铅砖掩体，我想...

伽马能谱仪已组装并调整好了。光电倍增管由高压供电，我们在运算放大器的输出端看到脉冲。大约99％的电压应适合1伏的幅度。有时，大振幅的脉冲会通过，它们是到达我们探测器的高能宇宙粒子。此图中显示了我们在检测单元中观察到的所有示波器图。这是第85届PMT和独角兽的总体布局，随您喜欢。

以前所有工作的产物是必须在计算机上处理的信号。使用特殊程序，将其分解为振幅谱，从而可以判断测试样品中的特定放射性同位素。

现在该将伽马能谱仪连接到您的计算机了。将连接器插入麦克风输入。一些用于这些目的的设备使用外部声卡，例如Orico，但是您需要考虑它具有不同的连接器接线。

软件部分。首先，我们需要转到声音菜单。在麦克风设置中，我们找到了改进部分。在其中，您需要关闭所有可能影响后续工作的声音效果。同样在这里，您可以收听麦克风输入所发出的声音。确保一切正常。

现在我们需要一个铅屋。为了提高可靠性，我们将在衬套底部放置一块铜板。对于必要的条件以及铅的X射线荧光在光谱上的显示方式，我们稍后再考虑。现在我们需要一个放射源。

可以使用的最简单的方法是旧开关或基于镭226的恒流光质量时钟。在家中放这种狗屎并不完全合法，因为这种情况本质上仅是示范性的，之后我将其食用。玩笑。我们将当时那个脆弱的头脑的地狱样本放到了房子的底部，并在那儿放下了伽马能谱仪。

现在，我们的任务是正确配置程序，在该程序中将处理光谱处理。它称为Becquerel Monitor。

在这一点上，我要特别感谢Evgeny Solovyov，他帮助安装了该软件，并用简单的语言解释了这一难题中发生的许多过程。他是碘的大师！这个问题的许多片段都来自他丰富的经验，并转移给了我，年轻的Padawan。现在他是我，我是你，你是他！

因此，对于初学者，请单击程序中的开始按钮，然后开始收集光谱。声卡输入处的镭时钟会产生很多脉冲，这意味着硬件正在工作。由于什么也没建立，现在收集频谱是没有意义的。使用停止按钮停止该过程。

在工具菜单部分，我们需要转到“更改设备配置”部分。在这里，我们为伽马光谱仪创建了一个名称“ FEU-85A，碘化钠30至40”。在右侧，我们看到“基本”部分。在这里，我们对两个参数感兴趣。第一个是测量时间，默认情况下它花费3600秒，即一个小时，加零并将时间增加到10小时。通道数而不是三千设置为4-re。我们不会触摸频道步骤并保持原样。在“基本”部分中，就是所有设置的参数。

转到“设备设置”，此部分可以视为主要内容。我拥有的音频设备是Realtek High Definition，它内置在主板中。采样率越高越好。我们放了192,000赫兹。位深度选择24位。信号电平-勾选“自动调整”，然后使用左侧的滑块将信号电平降低到大约13％，您的值可能会有所不同。请勿触摸设备的极性。分别选择下限阈值，得到的值为0.7，上限阈值保持不变，为100。该阈值为脉冲形状，最佳值为60％。

现在，在底部，我们看到一个单独的窗口，“设置示例脉冲形状”。首先，我们设置NRP值，它必须高于噪声水平，是单独选择的，我有1。我们保持跑道为100。按下开始按钮，程序将开始记录模型脉冲。

注意它们的形状，它们很窄且很锋利。让我们尝试将动量拉伸到窗口的宽度。为此，我们需要更改样本宽度参数，将值设置为32，将峰位置设置为16。按下“记录”按钮，您可以注意到图片的变化方式，脉冲已扩展到整个窗口。

现在，如果NRP参数低于噪声水平会怎样？原则上，没有任何好处，信号看起来像某种弯曲的头发。我们将NPP的参数增加到0.5，看看有什么变化。冲动的形状变得更加美丽，但我们仍然在顶部看到一些变形。不好。可接受的结果为1。我们收集了大约2000个模型脉冲并将其保存到程序中。精细。更新设备配置。

旧画布不适合草绘其他杰作，应将其清洗。让我们开始收集一个新的光谱，然后看这里可见的东西。

以小时为单位的连续光非常活跃，每秒发出超过200个脉冲。大约2分钟后，可以在光谱上观察到与镭的SPD相对应的单个能量峰，但是秤上的能量没有正确分布，让我们看看最后一个峰将向我们显示什么值。是的，780 keV可以很多，这个山峰应该只对应609 keV的能量。真倒霉……

为了解决这种情况，我们需要打开“能源校准”窗口。我们在其中看到三个系数A，B和C。将系数B的值减小到一定程度，以使能量为609 keV的峰与程序中的相同能量不对应。我们将扩大范围，以更详细地研究我们正在转变的方向和方向。

现在这是一个粗略的设置，有必要大致了解两个重要参数的值相差多少。通过良好的调谐，图中的通道应大致对应于能量。如果较大，则将收集更长的光谱，如果较小，则将不会详细列出能量峰。通常，在播放输入信号的电平时，您可以相对于通道上下移动频谱。所有这些都针对每个伽马能谱仪进行单独调整。这个设置花了我大约半个小时。

打开对数刻度并扩展图片。在这里，您可以看到程序能够处理的最大能量区域。它们对应于大约3兆兆电子伏特以上。亲自面对宇宙量子！

准确的光谱校准。通常根据具有单个能量峰值的来源进行处理；经典中使用铯137。但是，我提出了一个有趣的选择，将40钾和铯一起使用。我们将得到一张图片，据此您可以相当准确地校准三个峰的光谱。怎么做？在系数下方的窗口中，我们看到“多点校准”按钮。现在，我们可以选择一个频道。让我们从最小到最大。第一个峰是铯137测试样品中钡的X射线荧光，第二个峰对应于铯137的最高放射性同位素。第三个岗是钾40。稍后，我将告诉您从何处获得此类资源。同时，在上面的列表中，您需要使用能量来调整值。

对于X射线荧光，钡为32 keV，铯为137-662 keV，钾为40-1461 keV。按下按钮进行校准，然后根据能量自动调整整个光谱。系数A，B和C自己确定了必要的值。现在，您需要将设置保存在设备配置中。一切都已配置并校准了程序。

我们到底有什么！该分布是在单能辐射研究中获得的脉冲幅度频谱。根据这些峰的参数，可以恢复辐射特性。在脉冲的振幅谱的末端，有一个峰值，该峰值对应于检测器以一定能量对粒子的总吸收。

理想情况下，总吸收的峰值应无限窄，但是，即使在理想的闪烁体情况下，其总宽度也将与检测器的波动相关联。

峰宽与其幅度之比称为闪烁体的能量分辨率。该值越小，闪烁检测器的分辨率越高，在这种情况下为8％。基本上，分辨率通常是通过铯137的峰来衡量的，但是在镭基处的铋210的峰（在609 keV范围内）也非常适合。

分析结果。有时需要一整天的时间来收集可接受范围的弱活性放射性同位素样品。因此，我们等待，得到了一个难以理解的梳子。这是什么，它和什么一起吃？

让我们研究一个基于镭226的例子。每种放射性同位素在其生命中都可以克服半衰期，并转化为另一种具有不同原子量的化学元素。每次衰变都伴随着α，β或γ粒子的释放。

这是镭226的半衰期链。在此过程中，它变成ra，ra变成铅214，铅变成钡，依此类推，直到在该半衰期的最后一条链中形成稳定元素，在这种情况下为铅206。由此可见，我们不仅要处理数小时的镭226，而且要处理一堆放射性同位素，必须分别考虑。

这里的NuDat资源可以为我们提供帮助。图片中的所有涂抹都是高级元素周期表。在所有可能的同位素中，我们发现镭226。点击它。在程序加载了必要的元素之后，下面会出现一个小列表，我们对“衰变辐射”项感兴趣。

它将在衰减过程中打开可能的能量列表。下面我们对带有伽玛射线和X射线辐射的部分感兴趣。在这里，我们看到以更高的概率（在我们的衰变中占3.64％），将释放与186千电子伏特相对应的能量。在频谱上，此峰值就在此处，对应于186 keV的非常必要的能量。精细。

考虑放射性同位素铯137。它的半衰期是30年。铯137本身是一个β来源，正在经历β衰变，它变成了一个137m的钡异构体，其寿命只有2分半钟并衰变，以662千电子伏的能量喷出了一个伽马量子，完成了衰变链并变成了稳定的137钡同位素。

但是，在频谱上仍然存在大约三个峰值。第一个是32 keV，是钡的X射线荧光，当粒子在衰变过程中掉入钡中时，它会以32 keV的能量产生自己的量子。第二个岗区也是如此，这是铅屋中铅的X射线荧光。大黑土墩，这就是康普顿效应。由于并非所有的伽玛量子都被闪烁体完全吸收，因此发生了这种现象。它们中的大多数由于与物质电子的碰撞而沿途损失能量，只有在此之后才被闪烁体吸收。总的来说，以铯为例的康普顿是我们的662 keV，它一路上都损失了能量。

我敢肯定，现在你们中的许多人都有一个疑问，在哪里可以找到合法的放射源进行研究！？。一切都非常简单。例如铯137，这些是我吃的普通牛肝菌。其中一些是在马林斯基区收集的，一些是从距切尔诺贝利30公里的波兰斯基区的Radynka带来的。

为了使背景中的多余食物最少，蘑菇必须完全干燥并在咖啡研磨机中切碎。测量这种袋子的结果是，Radioskan 701的背景显示出13微伦琴，并且必须从其中收集光谱，并在10小时内收集。

如果您知道要寻找什么，我们周围有很多类似的资源。例如，这是添加了2％two 232的钨电极。您可以在任何销售焊接设备的商店购买。为了便于测量，我们将样品放在一个小的塑料容器中。 γ过滤器盖关闭的无线电扫描显示约30微伦琴。

铀238以溶解在其中的盐的形式存在于任何铀玻璃中。这些按钮是在当地儿童世界中购买的，您可以借助紫外线手电筒找到这样的美丽。

带有镭磷荧光粉的恒动手表该样品是在跳蚤市场上使用剂量计发现的，卖方甚至都不怀疑这种伪影的存在。我不建议您将其放在家里，否则您将需要律师。

241 241。您可以从烟雾探测器中挑选出来，该探测器是电离室的一部分。这样的源显示出87微伦琴量级的γ背景。因此，我们在一张86μR的纸上书写。

钾40。这是一种普通的硝酸钾，在花店出售，用作肥料。适应症是13微伦琴。上面列出的几乎所有样品都可以出售，它们的光谱种类不同，可以在实践中进行研究和分析。这里的放射性“极小”，至少要花些时间才能分辨出相同铯的某些结果。

伽马射线光谱仪在很大程度上是进入神秘世界的旅程，在这里您将不得不在监视器屏幕上整理躲闪，以期希望知道同位素发出的是哪种能量。

为了简化您的任务，您可以制作一个最常见同位素的光谱库，如本例所示。现在我们看到一个线性标尺，这里的能量在整个标尺中成比例。打开对数标度，我们将看到一个与数量比的一定对数成正比的光谱；在其中容易辨别出一个高能量色域，该色域通常以较小的概率飞向闪烁体。在这个美丽的音符上，我们顺利地从乏味的部分转到最有趣的部分。实验，观察，阴谋和调查...

温度。为了提高光谱仪进行测量的准确性，必须考虑一些要点。当环境温度变化时，碘化钠晶体会移动光谱。这在早晨和傍晚的房间温度相差几度时尤其明显。因此，在测量过程中，此范围越大，漂移越大，频谱在范围内扩展的越多，最终分辨率的百分比就越高，这是不好的！

光谱仪在铅屋中的位置。建议在同一位置进行所有测量，为此，我建议制作标签。坡莫合金虽然可以保护PMT免受不同磁场的影响，但这并不总是能提供理想的结果。频谱也可以沿一个方向或另一方向移动。

初始阶段的许多测量都是通过连接长屏蔽线进行的。如果将其缩短到一米并很好地屏蔽光谱仪，则在室内温度稳定的情况下，您可以观察到铯光谱分辨率的提高，最好的是铯的接收率为7％，但是源的活性很弱。不确定读数是否正确。遵循简单的建议，您可以使用一堆电子组件制作专业的闪烁测量仪器，从而可以确定放射性物质的同位素组成。

现在，有人可能会问，为什么在光谱仪和铅之间还需要铜！让我们做一个简单的实验。我们测量有铅和无铅房子的背景。在光谱中，可以观察到在80 keV范围内铅的X射线荧光增强，如果一个图像叠加在另一图像上，则差异非常明显。铜有助于抑制这种寄生效应。

花了很长时间才了解闪烁体的特征。正如他们所说，水晶在非洲就是水晶。但是，al活化的碘化钠并不容易。

关于黄色晶体的一点点。所有测量均在600伏的PMT上在相同电压下进行。粗略地说，水晶只是在没有任何调整的情况下改变了。看着照片，即使用肉眼也很明显，所有脉冲的振幅都很小。如果您相信卖方先前表达的关于仅在墙壁上变黄的晶体的理论，则很可能发生以下情况。

在透明深度产生的光子被吸收在黄色深度的某个地方，结果是很少有光子到达光电倍增管。会发生任何形式的乘法，但是在输出端会得到仅适合计数的信号。
在计数模式下，确实记录了更多的自然本底衰减。在程序中，我们看到每秒多达90个粒子。

铯137峰的分辨率为14％，在这种情况下，您可以真正看到光谱中铯的轮廓。用收音机并不是一切都那么简单，这些单足的土丘使我两年前迷失了方向，迫使我停止朝这个方向努力。怀疑转换器电路和光电倍增器出现故障。结果，我不得不购买另一台PMT，另一只水晶，并花费资源和时间来了解发生了什么。

接下来发生了，我只是被欺骗了。自然，我想退钱，或者至少要换成黄色的闪烁体，我打电话给卖方，并告诉了他整个故事，他回答了我：

-透明度（黄色和白色）是一个非常主观的评估，有人说一切都很好，一切正常。有人说光谱仪不起作用，我将其转到计数模式。

了解什么是计数模式。有一个闪烁辐射计SRP-88。其工作原理是将来自PMT的任何脉冲放大到一定水平（例如最高5伏），并将其施加到电路的计数部分。这种辐射计不会对来自光电倍增管的输出信号的幅度造成任何伤害。他的主要任务是计数！因此，得出结论，即使垃圾中的水晶也可以解决问题。在这里，更多的问题是关于在去往PMT的过程中会损失多少光量子。

对话的继续：

-您看到一个人，当他的年龄为85、86、87岁时，很明显，他将不符合2000年代新晶体中的特征；
-也就是说，它们都泛黄！
-嗯，可以这么说，它们具有一定的透明度；
- 来吧！这是1976年的水晶，它从未变黄，在发行此唱片的过程中，所有工作都进行了。您说从您那里购买了黄色晶体用于光谱任务！
-买...-
我是第一个说黄色晶体不适合这些事情的人！
-是的，第一个人……

我转向光谱学这个问题：“有人从卖方那里碰到好晶体吗？”所有人都回答：“不！”

-我不会在您的位置感到绝望...-
我不会感到绝望，一切都很好，可以在其他地方获得经验，除了试图弄清楚是什么。

以供参考。拍摄此版本花了创纪录的三年。并不是所有的仓鼠都能看到这个方向的研究最终结果。我还要感谢Evgeny Solovyov，Dmitry Novikov，Sergey Matyushenko，Vasily Chechyulinsky和许多其他人以一种或多种方式帮助准备了这个项目。有很多技术信息。如果在此过程中出现错误，欢迎您发表评论！我不是光谱仪，只是一个地狱。

正如尤达大师所说：
“听你的声音是如此复杂。” 你听到我说的话吗？
―老师，移动石头是一回事。在这里-完全不同的事情！
-没有！没有别的！其他只在头上。

第一部分

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放射性产品。伽玛光谱仪。第2部分

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