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闪烁伽马能谱测量实验报告

闪烁伽马能谱测量实验报告
闪烁伽马能谱测量实验报告

近代物理实验 原子核物理 实验报告

实验题目:《闪烁γ能谱测量》

一、 实验目的

1加深对γ射线和物质相互作用的理解。 2.掌握NaI(Tl)γ谱仪的原理及使用方法。 3.学会测量分析γ能谱。

4.学会测定γ谱仪的刻度曲线.。

二、实验仪器

Cs 放射源 Co 放射源 FH1901型NaI 闪烁谱仪 SR-28双踪示波器

三、 实验原理

1. γ射线与物质相互作用

γ射线与物质相互作用主要有光电效应、康普顿散射及电子对效应。

1) 光电效应:在光电效应中,原子吸收光子的全部能量,其中一部分消耗于光电子脱离原

子束缚所需的电离能,另一部分就作为光电子的动能。所以,释放出来的光电子能量和

该束缚电子所处的电子壳层的结合能B γ之差。因此,

=i E E B E γγ

-≈光电子

(需要原子核参加) 2) 康普顿散射:康普顿散射是γ光子与原子外层电子相互作用的结果。反冲电子的动能为:

220(1cos )(1cos )

e E E m c E γγθθ-=

+-

即使入射γ光子的能量是单一的,反冲电子的能量却是随散射角连续变化的。

3) 电子对效应:电子对效应是γ光子从原子核旁经过时,在原子核的库伦场作用下,γ光

子转化为一个正电子和一个负电子的过程。根据能量守恒定律,只有当入射光子的能量

h ν大于2

02m c ,即

h ν〉1.02MeV 时,才能发生电子对效应。(与光电效应相似,需要

原子核参加)

2. NaI (Tl )γ能谱仪介绍 1)闪烁谱仪装置示意图

2)闪烁谱仪的工作原理

Γ射线 次级电子 荧光 Γ放射源 与闪烁体发 闪烁体受 光阴极吸收

生三种作用 激辐射

光电子

电脉冲

定标器记录 分析器分析 放大器放大 各打拿极逐级放大 3)能谱分析(以137Cs 为例)

全能峰是γ光子与闪烁体发生光电效应产生的,直接反映了γ射线的能量;康普顿坪是由康普顿效应贡献的;逸出的γ射线与闪烁体周围的物质发生康普顿散射,反散射光子进入闪烁体发生光电效应形成反散射峰。 4) 谱仪的能量分辨率和能量刻度曲线

闪烁单晶γ谱仪最主要的指标是能量分辨率和线性。 a.能量分辨率 100%U

W U

?=

? 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。 b.能量线性 0()E p p E x Gx =+

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(Tl)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。利用两种能量确定的放射源就可以做出能量刻度曲线。

四、 实验内容

1. 连接仪器,检查线路确认无误后开低压电源预热,将

137

Cs 放射源放在托盘上,加高压

用脉冲示波器观察探头工作状态。得到负脉冲表明探头以开始工作

2. 调节放大器的放大倍数和时间常数,用示波器观察放大器输出波形,使放大器输出脉冲

幅度为8V 左右,且使输出波形尽量与探头输出波形相似。

3.把单道道宽设置为0.1V,微积分开关置于微分位置,调节单道阈值,粗测谱形,以确认

光电峰在8V左右(即确认整个波形是否落在单道分析器的可调范围内)。

4.精测137Cs能谱,单道道宽置于0.1V不动,逐渐改变单道阈值,每隔0.1V测一次计数,

确定测量时间为30s。作出137Cs的γ能谱并求出谱仪的能量分辨率。

5.放上60Co源,改变放大倍数和高压,使60Co的1.33MeV的光电峰脉冲在8V左右,依

次测出137Cs和60Co的γ光电峰,做出谱仪的能量刻度曲线。

五.实验数据记录与处理

1.137Cs的能谱测量

2. 谱仪的能量分辨率

6

7

8

9

10

2000

4000

6000

8000

10000

12000

计数率

脉冲幅度

(7.93,5850)

(7.40,5850)

(7.60,11715)

由图可求出能量分辨率

7.937.40100%100% 6.97%7.60

U W U -=

?=?= 3.能量刻度曲线

60

Co 的光电峰测量数据

137

Cs 的光电峰测量数据

由上面数据画出能量刻度曲线

阈值 ((V ))

计数

由图得到能量线性关系

0()E =-0.06292+0.18615p p p E x Gx x =+

六、 实验结论与分析

1. 实验测得

137

Cs 的能谱图,在射线峰和反散射峰附近有多处峰值,自己无法区分,可能

是由于60

Co 在附近的影响,能谱出现波动。

2. 通过数据所得能量分辨率可知,实验所用谱仪的能量分辨率比较好,约为6.97%。

3. 由数据所得谱仪的能量刻度曲线,说明该谱仪具有良好的能量线性关系。

七、 注意事项

1、 实验调节高压,观察探头波形时要适度调节,依照实验书中所示波形图,保证探头正常

工作。

2、 实验中欲得到较理想的刻度曲线,还需注意放大器及单道分析器甄别阈的线性,进行必

要的检查调整;进行未知γ能量的测量时,必须保持其测量条件与能量刻度时的相同,若测量条件有较大变化时,应重新刻度。

电子测量课程实验报告

福建农林大学计算机与信息学院 信息工程类 实验报告 课程名称:电子测量技术 姓名: 系:电子信息工程系 专业:电子信息工程 年级: 学号: 指导教师: 职称: 年月日

实验项目列表

福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告系:电子信息工程系专业:电子信息工程年级: 姓名:学号:实验课程:电子测量技术基础 实验室号:_田406 实验设备号: 10 实验时间: 指导教师签字:成绩: 实验一:示波器、信号发生器的使用 1.实验目的和要求 1)了解示波器的结构。 2)掌握波形显示的基本原理、扫描及同步的概念。 3)了解电子示波器的分类及主要技术性能指标。 4)掌握通用示波器的基本组成及各部分的作用。 5)了解各种信号发生器如正弦信号发生器、低频信号发生器、超低频信号发生器、函数信号发生器等的工作原理和性能指标以及信号选择。 2.实验原理 在时域信号测量中,电子示波器无疑是最具代表性的典型测量仪器。它可以精确复现作为时间函数的电压波形(横轴为时间轴,纵轴为幅度轴),不仅可以观察相对于时间的连续信号,也可以观察某一时刻的瞬间信号,这是电压表所做不到的。我们不仅可以从示波器上观察电压的波形,也可以读出电压信号的幅度、频率及相位等参数。 电子示波器是利用随电信号的变化而偏转的电子束不断轰击荧光屏而显示波形的,如果在示波管的X偏转板(水平偏转板)上加一随时间作线性变化的时基信号,在Y偏转板(垂直偏转板)加上要观测的电信号,示波器的荧光屏上便能显示出所要观测的电信号的时间波形。 若水平偏转板上无扫描信号,则从荧光屏上什么也看不见或只能看到一条

垂直的直线。因此,只有当X偏转板加上锯齿电压后才有可能将波形展开,看 到信号的时间波形。 一般说来,Y偏转板上所加的待观测信号的周期与X偏转板上所加的扫描 锯齿电压的周期是不相同的,也不一定是整数倍,因而每次扫描的起点对待观 测信号来说将不固定,则显示波形便会不断向左或向右移动,波形将一片模糊。 这就有一个同步问题,即怎样使每次扫描都在待观测信号不同周期的相同相位 点开始。近代电子示波器通常是采用等待触发扫描的工作方式来实现同步的。 只要选择不同的触发电平和极性,扫描便可稳定在待观测信号的某一相应相位 点开始,从而使显示波形稳定、清晰。 在现代电子示波器中,为了便于同时观测两个信号(如比较两个信号的 相位关系),采用了双踪显示的办法,即在荧光屏上可以同时有两条光迹出现, 这样,两个待测的信号便可同时显示在荧光屏上,双踪显示时,有交替、断续 两种工作方式。交替、断续工作时,扫描电压均为一种,只是把显示时间进行 了相应的划分而已。 由于双踪显示时两个通道都有信号输入,因此还可以工作于叠加方式,这 时是将两个信号逐点相加起来后送到Y偏转板的。这种工作方式可模拟谐波叠 加,波形失真等问题。同时,如果改变其中一个的极性,也可以实现相减的显 示功能。这相当于两个函数的相加减。 示波器除了用于观测信号的时间波形外,还可将两个相同或不同的信号 x 平面上正交叠加所组成的图分别加于垂直和水平系统,以观测两信号在y 形,如李沙育图形,它可用于观测两个信号之间的幅度、相位和频率关系。 3.主要仪器设备(实验用的软硬件环境) 1)函数信号发生器,型号YB1634,指标:0.2Hz-2MHz,数量2台; 2)双踪示波器,型号YB4320A,指标:20MHz,数量1台。 3)其它实验室常用工具。

NaI(Tl) 闪烁晶体γ能谱测量

NaI(Tl) 闪烁晶体γ能谱测量 实验人:吴家燕学号:15346036 一、实验目的 1、加深对γ射线和物质相互作用的理解; 2、掌握NaI(Tl) γ谱仪的原理及使用方法; 3、学会测量分析γ能谱; 4、学会测定γ谱仪的能量分辨率、线性、探测效率曲线; 5、测定未知放射源的能量和活度。 二、实验原理 1、γ谱仪的组成 NaI(Tl)闪烁谱仪由NaI(Tl)闪烁探头(包括闪烁体、光电倍增管、前置放大器)、高压电源以及谱仪放大器、多道分析器、计算机等设备组成。图1 为NaI(Tl)闪烁谱仪装置的示意图。 2、射线与闪烁体的相互作用 当γ射线入射至闪烁体时,发生三种基本相互作用过程:(1)光电效应;(2)

康普顿散射;(3)电子对效应。 图2 为示波器上观察到的单能γ射线的脉冲波形,谱仪测得的能谱图。图3 是137Cs、22Na 和60Co 放射源的γ能谱。图中标出的谱峰称为全能峰。在γ射 线能区,光电效应主要发生在K 壳层。在击出K 层电子的同时,外层电子填补K 层 空穴而发射X 光子。在闪烁体中,X 光子很快地再次光电吸收,将其能量转移给光 电子。上述两个过程是几乎同时产生的,因此它们相应的光输出必然是叠加在一起的,即由光电效应形成的脉冲幅度直接代表了γ射线的能量(而非减去该层电 子结合能)。 3、137Cs 能谱分析 4、闪烁谱仪的性能 能量分辨率

探测器输出脉冲幅度的形成过程中存在着统计涨落。即使是确定能量的粒子的脉冲幅度,也仍具有一定的分布,其分布示意图如图4 所示。通常把分布曲线极大值一半处的全宽度称半宽度即 FWHM,有时也用表示。半宽度反映了谱仪对相邻脉冲幅度或能量的分辨本领。因为有些涨落因素与能量有关,使用相对分辨本领即能量分辨率η更为确切。一般谱仪在线性条件下工作,故η也等于脉冲幅度分辨率,即 对于一台谱仪来说,近似地有 对于单晶谱仪来说,能量分辨率是以137Cs 的0.662MeV 单能γ射线的光电峰为标准的,它的值一般在8-15%,最好可达6-7%。 能量线性刻度曲线 为检查谱仪的能量线性情况,必须利用一组已知能量的γ放射源,测出它们的γ射线在谱中相应的全能峰位置(或道址),然后,作出γ能量对脉冲幅度(或道址)的能量刻度曲线。这个线性关系可用线性方程表示,即 式中x p 为峰位,即道址;E0 为截距,即零道对应的能量;G 为斜率,即每道对应的能量间隔,又称增益。实验中用的γ核素能量列于表2 中。典型的能量刻度曲线如图5 所示。

NaI(Tl)闪烁谱仪r能谱

NaI (Tl )闪烁谱仪测量γ能谱 实验目的 1. 掌握NaI(Tl) γ闪烁谱仪的结构、原理和工作过程 2. 掌握NaI(Tl)γ闪烁谱仪的性能指标和测试方法。 3. 了解核电子学仪器的数据采集、记录方法和数据处理原理。 实验内容 1. 学会NaI(Tl) 单晶γ闪烁谱仪装置的使用操作方法 2. 掌握调整谱仪参数,选择最佳测量工作条件的方法 3. 测量谱仪的能量分辨率、刻度能量线性。 4. 了解数据处理(包括对谱形进行光滑、寻峰,曲线拟合等)。 一.γ射线与物质的相互作用 γ射线光子与物质原子相互作用的机制主要有以下三种方式,如图1所示。 图1 γ射线光子与物质原子相互作用 (1)光电效应 当能量为E γ的入射γ光子与物质中原子的束缚电子相互作用时,光子可以把全部能量转移给某个束缚电子,使电子脱离原子束缚而发射出去,光子本身消失。发射出去的电子称为光电子,这种过程称为光电效应。发射光电子的动能为 i e B E E -=γ B i 为束缚电子所在壳层的结合能。原子内层电子脱离原子后留下空位形成激发原子,其外部壳层的电子会填补空位并放出特征X 射线。这种X 射线在闪烁体内很容易再产生一次新的光电效应,将能量又转移给光电子,所以闪烁体得到的能量是两次光电效应产生的光电子能量之和。 值得注意的是,由于必须满足动量守恒定律,自由电子(非束缚电子)不能吸收光子能量而成为光电子。光电效应的发生除入射光子和光电子之外,还需有一个第三者参加,这第三者就是发射光电子之后剩余下来的整个原子。它带走一些反冲能量,但该能量十分小。由于它的参加,动量和能量守恒才能满足。而且,电子在原子中被束缚得越紧(即越靠近原子核的电子),越容易使原子核参加上述过程。所以在K 壳层上发生光电效应的概率最大。 (2)康普顿效应 γ光子与自由静止的电子发生碰撞,将一部分能量转移给电子,使电子成为反冲电子,γ光子被散射,改变了原来的能量和方向。反冲电子的动能为 ()θγγ cos 112 0-+=E c m E E e (

用闪烁谱仪测γ射线能谱

实验题目: 用闪烁谱仪测γ射线能谱 实验原理: 1.γ能谱的形状 闪烁γ能谱仪可测得γ能谱的形状,下图所示是典型Cs 137的γ射线能谱图。图的纵轴代表单位时间内的脉冲数目即射线强度,横轴代表脉冲幅度即反映粒子的能量值。 从能谱图上看,有几个较为明显的峰,光电峰e E ,又称全能峰,其能量就对应γ射线的能量γE 。这是由于γ射线进入闪烁体后,由于光电效应产生光电子,能量关系见式(1),如果闪烁体大小合适,光电子停留在其中,可使光电子的全部能量被闪烁体吸收。光电子逸出原子会留下空位,必然有外壳层上的电子跃入填充,同时放出能量i z B E =的X 射线,一般来说,闪烁体对低能X射线有很强的吸收作用,这样闪烁体就吸收了z e E E +的全部能量,所以光电峰的能量就代表γ射线的能量,对Cs 137,此能量为0.661Me V。 C E 即为康普顿边界,对应反冲电子的最大能量。 背散射峰b E 是由射线与闪烁体屏蔽层等物质发生反向散射后进入闪烁体内,形成的光电峰,一般峰很小。 2.谱仪的能量刻度和分辨率

(1)谱仪的能量刻度 闪烁谱仪测得的γ射线能谱的形状及其各峰对应的能量值由核素的蜕变纲图所决定,是各核素的特征反映。但测得的光电峰所对应的脉冲幅度(即峰值在横轴上所处的位置)是与工作条件有关系的。如光电倍增管高压改变、线性放大器放大倍数不同等,都会改变各峰位在横轴上的位置,也即改变了能量轴的刻度。因此,应用γ谱仪测定未知射线能谱时,必须先用已知能量的核素能谱来标定谱仪的能量刻度,即给出每道所对应的能量增值E。例如选择 Cs 137 的光电峰γE =0.661Me V和Co 60的光电峰 M e V E 17.11=γ、MeV E 33.12=γ等能量值,先分别测量两核素的γ能谱,得到光电峰所对应的多道分 析器上的道址(若不用多道分析器,可给出各峰位所为应的单道分析器上的阈值)。可以认为能量与峰值脉冲的幅度是线性的,因此根据已知能量值,就可以计算出多道分析器的能量刻度值E。如果对应 MeV E 661.01=的光电峰位于A道,对应MeV E 17.12=的光电峰位于B道,则有能量刻度 MeV A B e --= 661 .017.1 (1) 测得未知光电峰对应的道址再乘以e 值即为其能量值。 (2)谱仪分辨率 γ能谱仪的一个重要指标是能量分辨率。由于闪烁谱仪测量粒子能量过程中,伴随着一系列统计涨落因素,如γ光子进入闪烁体内损失能量、产生荧光光子、荧光光子进入光电倍增管后,在阴极上打出光电子、光电子在倍增极上逐级打出光电子而使数目倍增,最后在阳极上形成电流脉冲等,脉冲的高度是服从统计规律而有一定分布的。光电峰的宽窄反映着谱仪对能量分辨的能力。如图2.2.1-7中所示的光电峰的描绘,定义谱仪能量分辨率η为 %100??=?= V V E E 光电峰脉冲幅度半高度η (2) η表示闪烁谱仪在测量能量时能够分辨两条靠近的谱线的本领。目前一般的闪烁谱仪分辨率在10%左

NaI(Tl)闪烁谱仪实验报告材料

实验5:NaI(Tl)闪烁谱仪 实验目的 1. 了解谱仪的工作原理及其使用。 2. 学习分析实验测得的137Cs γ谱之谱形。 3. 测定谱仪的能量分辨率及线性。 容 1. 调整谱仪参量,选择并固定最佳工作条件。 2. 测量137Cs 、65Zn 、60Co 等标准源之γ能谱,确定谱仪的能量分辨率、刻度 能量线性并对137Cs γ谱进行谱形分析。 3. 测量未知γ源的能谱,并确定各条γ射线的能量。 原理 )1(T NaI 闪烁谱仪由)1(T NaI 闪烁体、 光电倍增管、射极输出器和高压电源以及线性脉冲放大器、单道脉冲幅度分析器(或多道分析器)、定标器等电子学设备组成。图1为)1(T NaI 闪烁谱仪装置的示意图。此种谱仪既能对辐射强度进行测量又可作辐射能量的分析,同时具有对 γ射线探测效率高(比G-M 计数器高几十倍)和分辨时 间短的优点,是目前广泛使用的一种辐射探测装置。

当γ射线入射至闪烁体时,发生三种基本相互作用过程,见表1第一行所示:(1)光电效应;(2)康普顿散射;(3)电子对效应。前两种过程中产生电子,后一过程出现正、负电子对。这些次级电子获得动能见表1第二行所示,次级电子将能量消耗在闪烁体中,使闪烁体中原子电离、激发而后产生荧光。光电倍增管的光阴极将收集到的这些光子转换成光电子,光电子再在光电倍增管中倍增,最后经过倍增的电子在管子阳极上收集起来,并通过阳极负载电阻形成电压脉冲信号。γ射线与物质的三种作用所产生的次级电子能量各不相同,因此对于一条单能量的γ射线,闪烁探测器输出的次级电子脉冲幅度仍有一个很宽的分布。分布形状决定于三种相互作用的贡献。 表1 γ射线在NaI(Tl)闪烁体中相互作用的基本过程

电子测量实验报告

实验三 电压表测量 一、 实验目的 1.掌握典型电压波形对不同检波方式电压表的影响,学会正确解读和修正测试数据 2.学习用电压表测量噪声电压的方法 二、 实验条件 1、数字合成函数信号发生器DFG30一台 2、超高频数字毫伏表TH2270一台 3、均值表ESCORT97/EDM89S 一台 4、6 位数字电压表 一台 5、模拟数字示波器HM1507-3一台 三、 实验原理 1.交流电压表的波形响应 一交流电压UX 的大小,可用该电压的峰值、平均值和有效值表征。 交流电压的峰值:是指任意周期性交变电压u (t)在一周期内,电压所能达到的最大值。 交流电压的平均值:指交流电压经过理想检波器后的平均值,实际中,不特别注明,是指全波平均值。数学表达为: dt t u T V T ?=0 )(1 交流电压的有效值:指电压通过某纯组负载所产生的热量与一个支流电压在同一负载上产生的热量相等时,该直流电压的数值就是交流电压的有效值。数学表示为: ?=T dt t u T V 02)(1 电压表的示值除另有说明外,均按正弦有效值刻度,读数用α表示。 根据交流电压的三种特征,可用峰值、平均值和有效值检波电路将测试电压变成直流,按直流电压进行刻度,分别构成峰值平均值和有效值电压表。 由检波方式的不同,要正确解读表的显示值,需加以换算。交流电压的波峰因数KF 定义为该电压的有效值与平均值之比: V V K f = 交流电压的波峰因数KP 定义为电压的波峰值与有效值之比: V V K p ?= 2.测试按图3-1进行 21

峰值表的检波探头如图3-2: 用这种探头可检测10KHz 以上的交流电压。 四、 实验内容 1.用峰值表TH2270测电压 置信号源输出2V ,频率100KHz ,占空比50%,偏置为零的正弦、三角和方波,有效值即DFG30所显示峰值的换算数值,或由数字电压表测得,作 2.用均值表测电压

γ射线能谱的测量

(一) γ射线能谱的测量 摘要: 本实验将了解闪烁探测器谱仪的工作原理及其使用;学习分析实验测量的137Cs 和60Co γ谱之谱形和γ射线能谱的刻度测定谱仪的能量分辨率,本实验的目的是了解NaI(Tl)闪烁谱仪的原理、特性与结构,掌握NaI(Tl)闪烁谱仪的使用方法和γ射线能谱的刻度。 关键词:γ 射线 Na(Tl)闪烁探测器 能谱图 单道脉冲幅度分析器 引言: 闪烁探测器是利用某些物质在射线作用下会发光的特性来探测射线的仪器。它的主要优点是:既能探测各种带电粒子,又能探测中性粒子;既能测量粒子强度,又能测量粒子能量;且探测效率高,分辨时间短。它在核物理研究和放射性同位素测量中得到广泛的应用。核物理的发展,不断地为核能装置的设计提供日益精确的数据,新的核技术,如核磁共振、穆斯堡尔谱学、晶体的沟道效应和阻塞效应,以及扰动角关联技术等都迅速得到应用。核技术的广泛应用已成为现代化科学技术的标志之 正 文: 实验原理 1.闪烁谱仪结构与工作原理 NaI(Tl)闪烁谱仪结构如图。整个仪器由探头(包括闪烁体、光电倍增管、射极跟随器),高压电源,线性放大器、多道脉冲幅度分析器几部分组成。射线通过闪烁体时,闪烁体的发光强度与射线在闪烁体内损失的能量成正比。带电粒子(如α、β粒子)通过闪烁体时,将引起大量的分子或原子的激发和电离,这些受激的分子或原子由激发态回到基态时就放出光子;不带电的γ射线先在闪烁体内产生光电子、康普顿电子及正、负电子对(当Eγ>1.02MeV时),然后这些电子使闪烁体内的分子或原子激发和电离而发光。闪烁体发出的光子被闪烁体外的光反射层反射,会聚到光电倍增管的光电阴极上,打出光电子。光阴极上打出的光电子在光电倍增管中倍增出大量电子,最后为阳极吸收形成电压脉冲。每产生一个电压脉冲就表示有一个粒子进入探测器。由于电压脉冲幅度与粒子在闪烁体内消耗的能量(产生的光强)成正比,所以根据脉冲幅度的大小可以确定入射粒子的能量。利用脉冲幅度分析器可以测定入射射线的能谱。 由原子物理学中可知γ射线与物质的相互作用主要是光电效应、康普顿效应和正、负电子对产生这三种过程分别如下: (1)光电效应。入射γ粒子把能量全部转移给原子中的束缚电子,而把束缚电子打出来形成光电子。由于束缚电子的电离能E1一般远小于入射γ射线能量Eγ,所以光电子的动能近似等于入射γ射线的能量E光电=Eγ-E1≈Eγ (2)康普顿效应。核外电子与入射γ射线发生康普顿散射,设入射γ光子能量为h,散射

伽马能谱与相对论验证

伽马能谱与相对论验证 【摘要】 本实验先通过γ能谱对多道分析仪进行定标,再通过测量β-粒子动量的磁谱仪和测量β-粒子动能的能谱仪,记录多道分析仪所在峰值道数和探测器与源之间间距2R ,根据公式p=eBR 得到粒子动量。再根据公式 2042 0220c m c m p c E E E k -+=-=得到粒子动能。画出动量-动能关系图,并与 相对论理论值和经典理论值进行比对,对相对论进行验证。 【关键词】 β-粒子 多道分析仪 磁谱仪 能谱仪 相对论 【引言】 爱因斯坦狭义相对论揭示了高速运动物体的运动规律,创立了全新的时空观,给出了质量对速度的依赖关系,能量与质量的普遍联系等一系列重要结果。本实验的目的是通过同时测量速度接近光速的β-粒子的动量和动能,证明牛顿力学只适合于低速运动物体,当物体的运动接近光速时,必须使用相对论力学,同时学习带电粒子特别是β-粒子与物质的相互作用,学习β磁谱仪和β闪烁仪的测量原理和使用以及其他核物理的实验方法。 【实验原理】 一、γ闪烁能谱 1、γ光子及其与物质的相互作用 通过核衰变或核反应形成的原子核,往往处于不稳定的高激发态。处于高激发态能级上的原子核E2,在不改变原子核组成的情况下,跌回到较 低的激发态E1,原子核发出γ涉嫌或内转换电子。因此γ射线的能量为 E γ=E2-E1。放射性原子核放出的γ射线的能量通常在几千电子伏与几兆电子伏之间。γ射线由不在店的γ光子组成,静止质量为零。γ光子和物质相互作用主要有三种效应:光电效应、康普顿效应、电子对效应。 (1)光电效应 入射的γ光子把全部能量转移给原子中的束缚电子,而把束缚电子打 出来形成光电子,这就是光电效应 K i E E E γ=- (1) γ射线产生光电效应的几率随着物质原子序数的增大而增大,随着γ射线能量 增大而减小 (2)康普顿效应 入射的γ光子与院子的外层电子发生非弹性碰撞,一部分能量转移给电 子,使它脱离院子成为反冲粒子,同时γ光子被散射,这种过程称为康普顿散射效应 '1(1cos )E E γ γαθ= +- (2-1)

闪烁谱仪测γ射线能谱(252)

用闪烁谱仪测γ射线能谱4+ PB04210252 刘贤焯 第26组10号 和原子的能级间跃迁产生原子光谱类似,原子核的能级间跃产生γ射线谱。测量γ射线强度按能量的分布即γ射线能谱,简称γ能谱。研究γ能谱可确定原子核激发态的能级,研究核蜕变纲图等,对放射性分析、同位素应用及鉴定核素等方面都有重要的意义。测量γ射线能谱最常用的仪器是闪烁γ能谱仪,该谱仪在核物理、高能粒子物理和空间辐射物理的探测中都占有重要地位,而且用量很大。 本实验的目的是学习用闪烁谱仪测量γ射线能谱的方法,要求掌握闪烁谱仪的工作原理和实验方法,学会谱仪的能量标定方法,并测量γ射线的能谱。 实验原理 根据原子核结构理论,原子核的能量状态是不连续的,存在着分立能级。处在能量较高的激发态能级2E 上的核,当它跃迁到低能级1E 上时,就发射γ射线(即波长约在1nm ~ 0.1nm 间的电磁波)。放出的γ射线的光量子能量12E E hv -=,此处h 为普朗克常数,ν为γ光子的频率。由此看出原子核放出的γ射线的能量反映了核激发态间的能级差。因此测量γ射线的能量就可以了解原子核的能级结构。测量γ射线能谱就是测量核素发射的γ射线强度按能量的分布。 1. 闪烁谱仪测量γ射线能谱的原理 闪烁能谱仪是利用某些荧光物质,在带电粒子作用下被激发或电离后,能发射荧光(称为闪烁)的现象来测量能谱的。这种荧光物质常称为闪烁体。 (1) 闪烁体的发光机制 闪烁体的种类很多,按其化学性质不同可分为无机晶体闪烁体和有机晶体闪烁体。有机闪烁体包括有机晶体闪烁体、有机液体闪烁体和有机塑料闪烁体等。此处仅对常用的无机晶体闪烁体的发光机

制作简单介绍。 最常用的无机晶体是铊激活的碘化钠单晶闪烁体,常写为NaI (T1),属离子型晶体,是绝缘体,按固体物理的概念,其能带结构是在价带和导带之间有比较宽的禁带。如有带电粒子进入到闪烁体中,引起后者产生电离或激发过程,即可能有电子从价带激发到导带或激发到激带,然后这些电子再退激到价带的可能过程之一是发射光子。这种光子的能量还会使晶体中其他原子产生激发或电离过程,也就是光子可能被晶体吸收而不能被探测到。为此在晶体中掺入少量的杂质原子称为激活原子,如在碘化钠晶体中掺入铊原子,其关键作用是可以在低于导带和激带的禁带中形成一些杂质能级,见图2.2.1-1示意图。这些杂质原子会捕获一些自由电子或激子到达杂质能级上,然后以发光的形式退激发到价带,这就形成了闪烁过程的发光,而这种光因能量小于禁带宽度而不再被晶体吸收,不再会产生激发或电离。这说明只有加入少量激活杂质的晶体才能成为实用的闪烁体。对于无机晶体NaI (T1)而言,其发射光谱最强的波长是415nm的蓝紫光,其强度反映了进入闪烁体内的带电粒子能量的大小。应选择适当大小的闪烁体,可使这些光子一射出闪烁体就被探测到。(2)γ射线与物质的相互作用 γ射线光子与物质原子相互作用的机制主要有以下三种方式: 1)光电效应 当能量 E的入射γ光子与物质中原子的束缚电子相互作用时,光子可以把全部能量转移给某

γ射线的能谱测量和吸收测定 实验报告

g射线能谱的测量 【摘要】某些物质的原子核能够发生衰变,放出我们肉眼看不见也感觉不到的射线,g 射线产生的原因正是由于原子核的能级跃迁。我们通过测量g射线的能量分布,可确定原子核激发态的能级,这对于放射性分析,同位素应用及鉴定核素等都有重要意义。因此本实验通过使用g闪烁谱仪测定不同的放射源的g射线能谱。同时学习和掌握g射线与物质相互作用的特性,并且测定窄束g射线在不同物质中的吸收系数m。 【关键词】g射线/能谱/g闪烁谱仪 【引言】从1896年的法国科学家贝可勒尔发现放射性现象开始,经过居里夫人等一系列科学家对一些新放射性元素的发现及其性质进行研究的杰出工作后,人类便进入了对原子核能研究、利用的时代。 而原子核衰变能放出α、β、γ三种射线,这些射线可以通过仪器精确测量。本次实验主要研究γ射线,通过对γ射线谱的研究可了解核的能级结构。γ射线有很强的穿透力,工业中可用来探伤或流水线的自动控制。人体受到γ射线照射时,γ射线可以进入到人体的内部,并与体内细胞发生电离作用,电离产生的离子能侵蚀复杂的有机分子,如蛋白质、核酸和酶,它们都是构成活细胞组织的主要成份,一旦它们遭到破坏,就会导致人体内的正常化学过程受到干扰,严重的可以使细胞死亡。 因此本次实验研究了不同材料对于γ射线的吸收情况这是非常具有实际意义的,比如在居民区制造防空洞的时候可以使用一定厚度的抗辐射材料确保安全,而且在核电站、军事防护地以及放射源存放处等地方我们都有必要使用防辐射材料。 g射线与物质的相互作用主要是光电效应、康普顿散射和正、负电子对产生这三种过程,如下图所示。 本实验主要研究的是窄束γ射线在物质中的吸收规律。所谓窄束γ射线是指不包括散射成份的射线束,仅由未经相互作用或称为未经碰撞的光子所组成。窄束γ射线再穿过物质时,由于上述三种效应,其强度就会减弱,这种现象称为γ射线的吸收。γ射线强度随物质厚度的衰减服从指数规律。 本次实验仪器如下:

r射线能谱实验报告

实验报告 系 级 姓名 日期 No. 评分: 实验题目:γ能谱及γ射线的吸收 实验目的: 学习闪烁γ谱仪的工作原理和实验方法,研究吸收片对γ射线的吸收规律 实验原理: 1.γ能谱的形状 闪烁γ能谱仪可测得γ能谱的形状,下图所示是典型 Cs 137 的γ射线能谱图。图的纵轴代表单位时间内的脉 冲数目即射线强度,横轴代表脉冲幅度即反映粒子的能量值。 从能谱图上看,有几个较为明显的峰,光电峰e E ,又称全能峰,其能量就对应γ射线的能量γE 。这是由于γ射线进入闪烁体后,由于光电效应产生光电子,能量关系见式(1),如果闪烁体大小合适,光电子停留在其中,可使光电子的全部能量被闪烁体吸收。光电子逸出原子会留下空位,必然有外壳层上的电子跃入填充,同时放出能量i z B E =的X 射线,一般来说,闪烁体对低能X射线有很强的吸收作用,这样闪烁体就吸收了z e E E +的全 部能量,所以光电峰的能量就代表γ射线的能量,对 Cs 137 ,此能量为0.661Me V。 C E 即为康普顿边界,对应反冲电子的最大能量。 背散射峰b E 是由射线与闪烁体屏蔽层等物质发生反向散射后进入闪烁体内,形成的光电峰,一般峰很小。 2.谱仪的能量刻度和分辨率 (1)谱仪的能量刻度 闪烁谱仪测得的γ射线能谱的形状及其各峰对应的能量值由核素的蜕变纲图所决定,是各核素的特征反映。但测得的光电峰所对应的脉冲幅度(即峰值在横轴上所处的位置)是与工作条件有关系的。如光电倍增管高压改

变、线性放大器放大倍数不同等,都会改变各峰位在横轴上的位置,也即改变了能量轴的刻度。因此,应用γ谱仪测定未知射线能谱时,必须先用已知能量的核素能谱来标定谱仪的能量刻度,即给出每道所对应的能量增值E。例如选择 Cs 137 的光电峰γE =0.661Me V和Co 60的光电峰MeV E 17.11=γ、MeV E 33.12=γ等能量值,先 分别测量两核素的γ能谱,得到光电峰所对应的多道分析器上的道址(若不用多道分析器,可给出各峰位所为应的单道分析器上的阈值)。可以认为能量与峰值脉冲的幅度是线性的,因此根据已知能量值,就可以计算出多道分析器的能量刻度值E。如果对应MeV E 661.01=的光电峰位于A道,对应MeV E 17.12=的光电峰位于B 道,则有能量刻度 MeV A B e --= 661 .017.1 (1) 测得未知光电峰对应的道址再乘以e 值即为其能量值。 (2)谱仪分辨率 γ能谱仪的一个重要指标是能量分辨率。由于闪烁谱仪测量粒子能量过程中,伴随着一系列统计涨落因素,如γ光子进入闪烁体内损失能量、产生荧光光子、荧光光子进入光电倍增管后,在阴极上打出光电子、光电子在倍增极上逐级打出光电子而使数目倍增,最后在阳极上形成电流脉冲等,脉冲的高度是服从统计规律而有一定分布的。光电峰的宽窄反映着谱仪对能量分辨的能力。如图2.2.1-7中所示的光电峰的描绘,定义谱仪能量分辨率η为 %100??=?= V V E E 光电峰脉冲幅度半高度η (2) η表示闪烁谱仪在测量能量时能够分辨两条靠近的谱线的本领。目前一般的闪烁谱仪分辨率在10%左右。对η的影响因素很多,如闪烁体、光电倍增管等等。 (3)物质对γ射线的吸收 当γ射线穿过物质时,一旦与物质中的原子发生三种相互作用,原来的光子就消失或通过散射改变入射方向。通常把通过物质且未经相互作用的光子所组成的射线称为窄束γ射线(或良好几何条件下的射线束)。实验表明,单能窄束γ射线的衰减遵循指数规律: (8)

闪烁谱仪测γ射线能谱(牛雷)

实验题目: 用闪烁谱仪测γ射线能谱 4+ 实验目的: 本实验的目的是学习用闪烁谱仪测量 γ射线能谱的方法,要求掌握闪烁谱仪 的工作原理和实验方法,学会谱仪的能量标定方法,并测量γ射线的能谱。 实验原理: 根据原子核结构理论,原子核的能量状态是不连续的,存在着分立能级。处 在能量较高的激发态能级2E 上的核,当它跃迁到低能级1E 上时,就发射γ射线(即波长约在1nm ~ 0.1nm 间的电磁波)。放出的γ射线的光量子能量 12E E hv -=,此处h 为普朗克常数,ν为γ光子的频率。由此看出原子核放 出的γ射线的能量反映了核激发态间的能级差。因此测量γ射线的能量就可以了解原子核的能级结构。测量γ射线能谱就是测量核素发射的γ射线强度按能量的分布。 闪烁能谱仪是利用某些荧光物质,在带电粒子作用下被激发或电离后,能发射 荧光(称为闪烁)的现象来测量能谱的。这种荧光物质常称为闪烁体。 闪烁γ能谱仪可测得γ能谱的形状,图2.2.1-6所示是典型 Cs 137 的γ射线能谱 图。图的纵轴代表单位时间内的脉冲数目即射线强度,横轴代表脉冲幅度即反映粒子的能量值。 从能谱图上看,有几个较为明显的峰,光电峰e E ,又称全能峰,其能量就对

应γ射线的能量γE 。这是由于γ射线进入闪烁体后,由于光电效应产生光电子,能量关系见式(1),如果闪烁体大小合适,光电子停留在其中,可使光电子的全部能量被闪烁体吸收。光电子逸出原子会留下空位,必然有外壳层上的电子跃入填充,同时放出能量i z B E =的X 射线,一般来说,闪烁体对低能X射线有很强的吸收作用,这样闪烁体就吸收了z e E E +的全部能量,所以光电峰的能量就代表γ射线的能量,对 Cs 137 ,此能量为0.661Me V。C E 即为康普 顿边界,对应反冲电子的最大能量。 数据处理: 1)测量Cs 137的γ能谱光电峰位置与线性放大器放大倍数间的关系 Y A x i s T i t l e X Axis Title X:放大倍数 Y:道址 由图知 Cs 137 的γ能谱光电峰位置与线性放大器放大倍数间有线性关系,斜率为9.77333 2) 测量 Cs 137 和Co 60放射源的γ射线能谱,用已知的光电峰能量值来标定谱仪的 能量刻度,然后计算未知光电峰的能量值。

伽马γ能谱测量分析近代物理实验报告

γ能谱的测量 中山大学 2013级材料物理 供参(吓)考(你),此报告真心累

数据处理 注:本实验所有数据来自文件“蝙蝠侠” 一、改变高压,保持其他条件不变(通道数1024)观察137Cs能谱变化 图1 改变高压,137Cs能谱变化曲线图 分析: 1.137Cs的γ能谱应该呈现三个峰和一个平台的连续分布,从通道低到高依次为X射 线峰、反散射峰、康普顿效应贡献的平台以及反映γ能量的全能峰。高压越大,统计越明显。 2.随着高压增大,全能峰向右移动,并且高度下降、宽度增大。因为闪烁谱仪能量 分辨率不变,高压增大,道址增大,?V V又不变,则?V大,故宽度变大,高道址的粒子数减少,高度下降。 二、改变通道数,保持其他条件不变(高压500V)观察137Cs能谱变化 分析:(见图2) 1.由于通道数1500后粒子数很少,能谱曲线趋于横轴,故横坐标只取到1500, 方便观察。 2.道数越小,全能峰对应的道址越小,全能峰也越高、越瘦。因为道数越小,则 每个道址包含的能量间隔越大,统计的粒子个数就越多,从而使全能峰越高。

三、60Co的γ能谱曲线图(500V,通道数2014) 图3 60Co的γ能谱曲线图

分析: 1.因为全能峰可以表示γ射线的能量,60Co两个峰对应的射线能量在图中标出,分别为 1173keV、1333keV。 2.为探究能谱仪的效率曲线,需要知道每个核素测量所得能谱图的全能峰面积。 计算方法如下: 全能峰面积即图中峰与底部线段所围成的面积,可用能谱曲线下的面积减去线段两端与横轴所围成的梯形面积,而能谱曲线下的面积可用线段之间所有道址对应的粒子数的加和来表示。加和结果通过matlab进行求和而得。虽然计算方式较为粗糙,但基本符合。 对于左侧全能峰:S(E)1=7287-(27+60)*(626-551)/2=3981 对于右侧全能峰:S(E)2=5824-(27+13)*(726-626)/2=3824 四、137Cs的γ能谱曲线图(500V,通道数2014) 图4 137Cs的γ能谱曲线图 分析: 1.全能峰面积为:S(E)=9916-(13+2)*90/2=9241 2.137Cs的γ能谱呈现三个峰和一个平台的连续分布,A为全能峰,这一幅度的脉冲是

NaI(T1)闪烁谱仪测定γ射线的能谱

NaI (T1)闪烁谱仪测定γ射线的能谱 09904047 周宁 [实验装置] NaI (T1)闪烁谱仪(FH1901型)一套,脉冲示波器(SBT-5型)一台,Cs 137 γ源 和Co 60 γ源各一个。 [实验原理] 一、γ射线与物质的相互作用 1.光电效应 入射γ粒子把能量全部转移给原子中的束缚电子,而把束缚电子打 出来形成光电子。由于束缚电子的电离能i E 一般小于γ射线的能量γE 。所以: γγE E E E i ≈-=光电 光电效应的截面光电σ随入射γ射线能量的增加而减小。 2.康普顿散射 核外自由电子与入射γ射线发生康普顿散射。根据动量守恒的要 求,散射和入射只能发生在一个平面内。反冲康普顿电子的动能e E 为: 'hv hv E e -= 康普顿散射后散射光子能量与散射角θ的关系为: )cos 1(1'θα-+= hv hv 其中2 0c m hv =α 康普顿电子的能量在0至α α 212+hv 之间变化。 3.正、负电子对的产生 当γ射线能量超过2 02c m (1.022MeV )以后,γ光子受 原子核或电子的库仑场的作用可能转化成正、负电子对。入射γ射线的能量越大,产生正、负电子对的截面也越大。在物质中正电子的寿命是很短的,当它在物质中消耗尽自己的动能时,便同物质原子中的轨道电子发生湮没反应而变成一对能量各为0.511MeV 的γ光子。 二、仪器结构与工作原理

1 反射层 2 闪烁体 3 硅油4光电倍增管 5 射极跟随器 6 高压电源 7 线性放大器 8 单道分析器 9 定标器10 示波器 带电粒子通过闪烁体时,将引起大量的分子或原子的激发和电离,这些受激的分子或原子由激发台回到基态时就放出光子;不带电的γ射线先在闪烁体内产生光电子、康普顿电子及正、负电子对,然后这些电子使闪烁体内的分子或原子激发和电离而发光。中子的探测,则是利用中子引起的核反应所产生的带电粒子,或中子与核碰撞时产生的反冲核,这些带电粒子和反冲核在闪烁体内引起发光。光阴极上打出的电子在光电倍增管中倍增出大量电子,最后为阳极所接收形成电压脉冲。每产生一个电压脉冲就表示有一个粒子进入探测器。由于电压脉冲幅度的大小与粒子在闪烁体内消耗掉的能量及产生的光强成正比,所以根据脉冲幅度可以确定入射粒子的能量。利用脉冲幅度分析器和定标器可以测定入射射线的能谱。 三、仪器性能 1.闪烁体 a.对入射粒子的阻止本领10% b.光能输出额 c.发光的衰减时间 d.响应匹配 2.光电倍增管 a.光阴极的光谱响应 b.阳极灵敏度 c.暗电流与本底脉冲 d.光电倍增管的时间特性 3.能量分辨率 4.时间分辨本领 137单能γ射线的响应 四、闪烁探测器对Cs 137的γ谱的全能峰是比较典型和突出的,因此通常用它作为标准源,一方面Cs 用来检验γ谱仪的能量分辨率,另一方面作为粒子能量测量的相对标准。 五、NaI(T1)闪烁谱仪的能量线性关系及其检验 对于理想的闪烁谱仪,脉冲幅度与能量之间应当呈线性关系。对于实际的NaI(T1)闪烁谱仪,γ射线能量在100keV到1.3MeV区域内是近似线性的,只是在γ射线

电子测量与仪器实验报告

实验一动态温度界面的设计 一、实验目的 1.掌握LabVIEW的基本使用方法 2.了解LabVIEW软件进行电路设计与仿真的步骤 3.熟练掌握动态温度界面的设计 4.了解温度计的使用方法 二、实验原理 数字温度计系统设计的内容主要分为三部分:一是对系统硬件部分的设计,包括温度采集电路和显示电路;二是对系统软件部分的设计;三是与设置上下报警温度比较,当温度超过设置范围内时,实现报警。通过DS18B20直接读取被测温度值,送入单片机进行数据处理,之后在PC机上进行输出显示,最终完成了数字温度计的总体设计。数字温度计系统硬件部分由温度传感器、信号的处理、信号的采集及基于LabVIEW环境的温度显示。 三、设计步骤 1.在电脑上打开LabVIEW软件,单击“File”菜单,在下拉菜单中选择“New VI”选项,这样就新建一个空白的工作空间。 2.单机“File”菜单,在下拉菜单中选择“Save as”选项,命名为“实验一”将新建的文件保存到自己熟悉的地方。 3.前面板的设计 前面板包含两个温度计、温度显示框、报警指示灯、停止运行按钮。其中报警指示灯的作用是,当温度上升超过设定温度值上限(本

设计为60℃)时,报警指示灯亮(变红),见下图(一)。 图(一)前面板设计 4.后面板设计 后面板由一个环路系统组成,其中包含Random Number、Greater、Multiply、温度计框图、温度计报警上限框图、报警灯框图、停止按钮。通过Random Number与100相乘产生一个随机温度,通过温度计检测,然后与报警设定值比较,比较器输出信号接指示灯。具体设计框图如下图(二): 图(二)后面板设计图(三)程序运行 四、实验运行结果 单击“Operate”选项,在下拉菜单中选择“Run”,进入运行状态。当温度超过设定值(60℃)时,指示灯亮,见上图(三)。运行过程中可以通过“STOP”按钮,使程序停止。

NaITl)闪烁谱仪系列实验

NaI(Tl)闪烁谱仪系列实验 实验原理 1. γ射线与物质的相互作用 γ射线与物质的相互作用主要是光电效应、康普顿散射和正、负电子对产生这三种过程。 (1)光电效应。入射γ粒子把能量全部转移给原子中的束缚电子,而把束缚电子打出来形成光电子。由于束缚电子的电离能E1一般远小于入射γ射线能量Eγ,所以光电子的动能近似等于入射γ射线的能量 E光电=Eγ-E1≈Eγ (2)康普顿散射。核外电子与入射γ射线发生康普 顿散射的示意图见图1.2-1。设入射γ光子能量为h, 散射光子能量为h,则反冲康普顿电子的动能Ee Ee=h-h 康普顿散射后散射光子能量与散射角θ的关系为 (1.2-1) 式中,即为入射γ射线能量与电子静止质量所对应的能量之比。由式(1.2-1),当 θ=0时h=h,这时E e=0,即不发生散射;当θ=180°时,散射光子能量最小,它等于h/(1+2α),这时康普顿电子的能量最大,为 (1.2-2) 所以康普顿电子能量在0至之间变化。 (3)正、负电子对产生。当γ射线能量超过2m0c2(1.022MeV)时,γ光子受原子核或电子的库仓场的作用可能转化成正、负电子对。入射γ射线的能量越大,产生正、负电子对的几率也越大。在物质中正电子的寿命是很短的,当它在物质中消耗尽自己的动能,便同物质原子中的轨道电子发生湮没反应而变成一对能量各为0.511MeV的γ光子。 2. 闪烁谱仪结构与工作原理 NaI(Tl)闪烁谱仪结构如图1.2-2。整个仪器由探头(包括闪烁体、光电倍增管、射极跟随器),高压电源,线性放大器、多道脉冲幅度分析器几部分组成。射线通过闪烁体时,闪烁体的发光强度与射线在闪烁体内损失的能量成正比。带电粒子(如α、β粒子)通过闪烁体时,将引起大量的分子或原子的激发和电离,这些受激的分子或原子由激发态回到

电子测量实验报告

电子测量实验报告 姓名: 学号: 同组人: 指导教师:曾国宏 实验日期:2014.11.23

示波器波形参数测量实验报告 姓名:学号:指导教师:曾国宏 一、实验目的 通过示波器的波形参数测量,进一步巩固加强示波器的波形显示原理的掌握,熟悉示波器的使用技巧。 1.熟练掌握用示波器测量电压信号峰峰值,有效值及其直流分量。 2.熟练掌握用示波器测量电压信号周期及频率。 3.熟练掌握用示波器在单踪方式和双踪方式下测量两信号的相位差。 二、实验预习 实验所用示波器为SS7802A型示波器。SS7802型示波器是日本岩崎公司生产的带有CRT 读出功能的20MHZ带宽模拟双踪示波器。该示波器带有CRT读出功能,所以能够方便、准确地进行电压幅度、频率、相位和时间间隔等的测量。 单踪示波器和双踪示波器的差别:单踪示波器只能显示一个信号的波形,双踪可以同时显示两个信号的波形。 三、实验仪器与设备 1、 SS7802A型示波器 a、主要参数: SS-7802模拟示波器·具有能够选择场方式、线路的TV/视频同步功能·附有光标和读出功能·5位数计数器规格及性能·显像管:6英寸、方型8×10p(1p=10mm)约16kV·垂直灵敏度:2mV/p~5V/p(1-2-5档)(通道1、通道2)精度:±2%·频率范围:20MHz·时间轴扫描A·100ns/p~500ms/p·TV/视频同步:能够选择场方式、能够选择ODD、EVEN、BOTH、扫描线路· b、主要功能描述 示波器操作板如图所示:

?包括如下五个操作控制区域: 水平控制区 【?POSITION?】:将【?POSITION?】向右旋转,波形右移。 FINE 指示灯亮时,旋转【?POSITION?】可作微调。 MAG×10 :扫描速率提高10 倍,波形将基于中心位置向左右放大。 ALT CHOP :选择ALT(交替,两个或多个信号交替扫描)或CHOP(断续,两个或多个信号交替扫描)。 ◆垂直控制区 INPUT :输入连接器(CH1、CH2),连接输入信号。 EXT INPUT :用外触发信号做触发源。外信号通过前面板的EXT INPUT 接入。 【VOLTS/DIV】:调节【VOLTS/DIV】选择偏转因数。按下【VOLTS/DIV】;偏转因数显示“”符号。在该屏幕下,可执行微调程序。 【▲POSITION▼】:垂直位移,向右旋转,波形上移。 CH1 、 CH2 :通道选择,按下 CH1 或CH2 选择通道显示或不显示。 GND :按下 GND 打开接地开关。 DC/AC: 选择直流(DC)或交流(AC)耦合。 ADD 、INV :显示(CH1+CH2)(相加〈ADD〉)或(CH1-CH2)(相减〈INV〉)。 ◆触发及扫描控制区 【TIME/DIV】:选择扫描速率。 【TRIG LEVEL】:调整触发电平。 SLOPE :选择触发沿(+、―)。 SOURCE :选择触发来源(CH1、CH2、LINE、EXT、VERT)。 COUPL :选择触发耦合方式(AC、DC 、HF REJ 或LF REJ)。 TV :视频信号触发选择(BOTH、ODD、EVEN、或TV-H)。

γ射线能谱测量

γ射线能谱测量 γ 射线能谱测量中的物质变化过程是: γ 射线(光子)→ 次级电子(三种相互作用)→ 荧光(光子,探头的闪烁体发出)→ 光电子(在打拿极上产生并倍增)→ 光电流 打拿极上光电子激发更多次级电子,打拿极上所加电压对电子加速,使形成更多的电子,从而形成足够大的较稳定的可以被探测到的光电流。电流与极间电压应该成正比关系,计数不能反映初始的电子产生数目,但能反映其统计规律,计数应该是由光电流的大小与单个电子的电量的比值所得到的。示波器的幅度可以反映射线粒子的能量大小。 数据处理与结果 ○ 1 0(6.98,127.6) B (7.67,127.5) C (7.42 ,255.21)7.42 V U 0.69 V 0.69 W= 100%8.97%7.67 O A U U U =?=??== ○2 0截距=-0.04473 G=斜率=0.1962 线性方程 E(x )0.19620.04473 p O p p E E Gx x ==+=- 实验分析 ○1 示波器上的波形有一波幅最大的曲线,下面的弥漫区域还有小的波形。这是因为在闪烁体中发生了光电效应,康普顿效应,电子对效应,这三种效应中,光电效应最强,产生的次级电子最多,对应着波幅最大的波形,下面的小波形则是由康普顿效应造成的,其强度要弱于光电效应。 ○ 2 γ射线是单能射线,其对应的能谱应该是单一的分立的,但是我们测得的能谱却是连续的。这是因为三种效应激发出的电子的能量是不一样的,加上闪烁体分辨能力低,还有其它电子学的干扰存在,因此闪烁体谱仪测量单能射线不可能就一单能峰值。 ○ 3实验中用示波器观察波形的时候,为什么要将光电峰置于8 伏左右?我猜想是:示

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