主题：请问：目前国内外的“康谱顿散射实验仪”情况

1923年美国科学家康普顿提出X射线量子散射理论，1924年与中国科学家吴有训合写论文。1926年吴有训发表《在康普效应中变线与不变线的强度比率》等论文，进一步证明了康普顿效应。康普顿因此获取1927年诺贝尔物理学奖。<br>
用晶体闪烁计数器检测康普顿效应<br>
晶体闪烁计数（crystal scintillation counting）<br>
1.探测原理<br>
　　γ射线不同于α和β粒子，它类似于光和其它电磁辐射，在与物质作用时不直接产生电离，而是按下述三种机制之一被吸收：光电效应，康谱顿效应和生成电子对。在光电效应中，每个光子将保持它的全部能量直到与吸收物质内原子的一个轨道电子相互作用为止。在此过程中，光子把全部能量给予电子，电子以高速度射出，光子就不再存在，发射出的电子称为光电子，光电子按β粒子同样的方式，将其能量电离，其它原子则消耗掉。在康普顿效应中，能量为hv的入射γ光子，与吸收物质内原子的一个轨道电子相互作用。在该过程中，光子把它的能量给予轨道电子，使电子射出，随后带有较小能量hv^的光子按能量和动量两者都守恒的形式被“散射”。射出的电子称为反冲电子，又叫康普顿电子。康普顿电子象光电效应中的情况一样，按与β粒子相同的方式消散它的能量，散射光子进一步通过光电或康普顿过程被吸收。电子对生成时，某些入射光子能量按照爱因斯坦方程转化为质量：E＝mc2 式中E为er（乐格）表示的能量，m为以g表示的质量，c为光速，以cm／s为单位，入射的γ光子在吸收物质的一个原子的核场中以一种未知的方式湮灭，随后产生两个粒子，一个负电子和一个正电子，正电子只存在一个很短的时间，一旦它减慢，它就被吸收物质中的一个电子所中和，这一湮灭过程导致一对γ光子的产生，其每一个光子能量为0.51MeV,最终通过光电效应康普顿效应吸收。γ射线由于没有质量，具有很强的穿透性，而且最易被高电子密度的物质所吸收，如铅。具有高原子序数Z的原子直接与高电子密度有关。就探测器而言，某些无机盐能有效地吸收γ光子，发射出强度正比于所吸收γ射线能量的光子。例如，铊激活的碘化钠，由于碘原子的原子序数Z高，并且有较高的密度（比重3.67），而且每吸收单位能量的光子产额高，晶体的光透性也好，用来探测γ射线，效率较高。<br>
2.探测装置<br>
　　一个供探测γ光子用的固体晶体装置包括一个“密闭的”铊激活碘化钠晶体，安放在光电倍增管的表面上。“密闭的”晶体上是一块固态圆筒状的铊激活碘化钠，其顶部和四周都是用铝层包裹以避免光和湿气，因为碘化钠晶体易吸潮，为改善反射性，碘化钠晶体用一玻璃片密封，并同光电倍增管的表面直接接触，其间加些硅油以达到光学匹配，整个装置是不透光的。γ射线易于穿透晶体外表的铝层，然后被高效的晶体所吸收，晶体发射出其能量与入射γ射线能量成比例的可见光。接着，光电倍增管将可见光能量转换为电脉冲，各种能量转换过程（即从γ光子发射直到产生一个电脉冲）成比例的性质，以及γ光子的吸收性质，保证γ放射性同位素可通过晶体闪烁得以计数，并定量。晶体γ计数器通常设计成既能有效地探测光电效应，又能有效地探测康普顿效应。但探测效应随着光子能量的增大而减小，对于大多数市售γ计数器所用碘化钠晶体的尺寸来说，光电效应在低光子能量，例如在低于400keV时占主要地位，而在1MeV附近即以康普顿效应为主。在这两种能量之间，两种效应几乎以相等的频率发生，由于所用的晶体尺寸较小，难以探测到电子对的生成。另外，在塑料溶剂（如聚乙烯甲苯）中加入闪烁体（如POPOP或TP），做成片状，可用来探测能量较高的β射线，如32P放出的1.71MeV的高能量β射线。最早使用的硫化锌晶体较薄，内含微量的微量的银作为激活剂，可用来探测α射线。<br>
3.晶体闪烁计数的定性、定量分析<br>
　　放射性同位素铬主要按电子俘获方式衰变，其半衰期为27.8天，由于电子俘获，原子的原子序数减少1，因而变成一种钒的同位素，按电子俘获方式衰变至基态钒发生的频率为91％，并导致随后发射－5keV的弱X射线，此X射线一般难以探测，因为从样品中出来的 X射线在其能穿入碘化钠晶体之前已被吸收掉了。51Cr有9％的机会通过电子俘获衰变到钒的一种受激核态，并立刻通过发射－320keV的γ射线衰变至稳定的基态，这种γ射线易于探测。用晶体闪烁计数器来观察51Cr，在320keV处观察到一个尖锐的峰，称为光电峰，这是γ光子能量以光电效应损耗的结果，但并非所有能量都以此过程损耗，所以在较低能量时光子能量由于康普顿效应损耗而出现一连串较宽不明显的峰，从光电峰下到谷的对侧称为康普顿边缘。能量低于康普顿区的扩散峰，是由于γ射线对吸收物质的反散射引起的，散射光子的能量低。各种γ射线放射性同位素都有其特征的光电峰，利用特征光电峰，可对各种γ射线放射性同位素进行定性和鉴别。对各种样品的γ射线计数测量是将测得的计数率与总放射性强度或标准源的计数率进行比较，可以算出样品放射性占总放射性或标准源的百分比，从而获得样品放射性强度。<br>
4.仪器性能的评价<br>
　　晶体闪烁计数器现在基本都做成井型或圆柱型，用碘化钠（铊）作为闪烁体，探测γ射线，所以又把探测γ射线的晶体闪烁计数器称为 γ计数器（γ－counte-r）。γ计数器的性能一般是根据其对137Cs的662keV光电峰的分辩能力而加以比较的，探测系统的分辩率是一光电峰展宽程度的量度，定义为最大峰高的一半处的峰宽度（用keV为单位）除以该光电峰的最大脉冲高度（用keV为单位）再乘以100。如果光电倍增管工作在最佳状态时，分辩率能达到7％。但是，通常的井形晶体计数器由于光学性质较差，其分辩率也较差，其分辩率值约为12％。γ射线能量越高，光电峰的分辩率也会有所改善。<br>