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实验一 γ能谱测量

实验一    γ能谱测量
实验一    γ能谱测量

实验一γ能谱测量

一.实验目的

1.了解闪烁探测器的结构、原理。

2.掌握NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪的几个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。

二.实验内容

1.学会NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪整套装置的操作、调整和使用,调试一台谱仪至正常工作状态。

2.测量137Cs、60Co的γ能谱,求出能量分辨率、峰康比、线性等各项指标,并分析谱形。3.数据处理(包括对谱形进行光滑、寻峰,曲线拟合等)。

三.原理

1.N aI(Tl)闪烁探测器

①概述

核辐射与某些物质相互作用会使其电离、激发而发射荧光,闪烁探测器就是利用这一特性来工作的。下图是闪烁探测器组成的示意图。

首先简要介绍一下闪烁探测器的基本组成部分和工作过程。

闪烁探测器有闪烁体、光电倍增管和相应的电子仪器三个主要部分组成。上图中探测器最前端是一个对射线灵敏并能产生闪烁光的闪烁体,当射线(如γ、 )进入闪烁体时,在某一地点产生次级电子,它使闪烁体分子电离和激发,退激时发出大量光子(一般光谱范围从可见光到紫外光,并且光子向四面八方发射出去)。在闪烁体周围包以反射物质,使光子集中向光电倍增管方向射出去。光电倍增管是一个电真空器件,由光阴极、若干个打拿极和阳极组成;通过高压电源和分压电阻使阳极、各打拿极和阴极间建立从高到低的电位分布。当闪烁光子入射到光阴极上,由于光电效应就会产生光电子,这些光电子受极间电场加速和聚焦,在各级打拿极上发生倍增(一个光电子最终可产生104~109个电子),最后被阳级收集。

大量电子会在阳极负载上建立起电信号,通常为电流脉冲或电压脉冲,然后通过起阻抗匹配作用的射极跟随器,由电缆将信号传输到电子学仪器中去。

实用时常将闪烁体、光电倍增管、分压器及射极跟随器都安装在一个暗盒中,统称探头;探头中有时在光电倍增管周围包以起磁屏蔽作用的坡莫合金(如本实验装置),以减弱环境中磁场的影响;电子仪器的组成单元则根据闪烁探测器的用途而异,常用的有高、低压电源,线性放大器,单道或多道脉冲分析器等。

归结起来,闪烁探测器的工作可分为五个相互联系的过程:

1) 射线进入闪烁体,与之发生相互作用,闪烁体吸收带电粒子能量而使原子、分子电离和

激发;

2) 受激原子、分子退激时发射荧光光子;

3) 利用反射物和光导将闪烁光子尽可能多地收集到光电倍增管的光阴极上,由于光电效应,

光子在光阴极上击出光电子;

4) 光电子在光电倍增管中倍增,数量由一个增加到104~109个,电子流在阳极负载上产生

电信号;

5) 此信号由电子仪器记录和分析。

②NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪的主要指标:

1) 能量分辨率:

由于单能带电粒子在闪烁体内损失能量引起的闪烁发光所放出的荧光光子数有统计涨落;一定数量的荧光光子打在光电倍增管光阴极上产生的光电子数目有统计涨落。这就使同一能量的粒子产生的脉冲幅度不是同一大小而近似为高斯分布。能量分辨率的定义是:

%100?E

?E =η(1—1) 由于脉冲幅度与能量有线性关系,并且脉冲幅度与多道道数成正比,故又可以写为

%100??=CH

CH η(1—2) ΔCH 为记数率极大值一半处的宽度(或称半宽度),记作FWHM (Full Width at half maximum )。CH 为记数率极大处的脉冲幅度。

显然谱仪能量分辨率的数值越小,仪器分辨不同的能量的本领就越高。而且可以证明能量分辨率和入射粒子能量有关。

%1001

?E =η(1—3)

通常NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪的能量分辨率以137C S 的0.661MeV 单能Υ射线为标准,它的值一般是10%左右,最好可达6~7%。

2)线性

能量的线性就是指输出的脉冲幅度与带电粒子的能量

是否有线性关系,以及线性范围的大小。

NaI(Tl)单晶的荧光输出在150Kev

内和射线能量是成正比的。但是NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪的

线性好坏还取决于闪烁谱仪的工作状况。例如当射线能量较高时,由于光电倍增管后几个联极的空间电荷影响,会使线性变坏。又如脉冲放大器线性不好等等。为了检查谱仪的线性,必须用一组已知能量的γ射线,在相同的实验条件下,分别测出它们的光电峰位,作出能量—幅度曲线,称为能量刻度曲线(或能量校正曲线),如右图所示。用最小二乘法进行线性回归,线性度一般在0.99以上。对于未知能量的放射源,由谱仪测出脉冲幅度后,利用这种曲线就可以求出射线的能量。

3)谱仪的稳定性:

谱仪的能量分辨率,线性的正常与否与谱仪的稳定性有关。因此在测量过程中,要求谱仪始终能正常的工作,如高压电源,放大器的放大倍数,和单道脉冲分析器的甑别阈和道宽。如果谱仪不稳定则会使光电峰的位置变化或峰形畸变。在测量过程中经常要对

137C s 的峰位,以验证测量数据的可靠性。为避免电子仪器随温度变化的影响,在测量前仪器必须预热半小时。

2.单道脉冲幅度分析器和多道脉冲幅度分析器的工作原理

单道脉冲幅度分析器(简称“单道”)是分析射线能谱的一种仪器。

所谓射线的能谱,是指各种不同能量粒子的相对强度分布;把它画到以能量E 为横坐标,单位时间内测到的射线粒子数为纵坐标的图上是一条曲线。根据这条曲线,我们可以清楚地看到此种射线中各种能量的粒子所占的百分比。这一任务可以用单道或多道脉冲幅度分析器来完成。

那么,单道是如何测出能谱的?

我们知道闪烁探测器知道可以将入射粒子的能量转换为电压脉冲信号,而信号幅度的大小与入射粒子的能量成正比。因此只要测到不同幅度的脉冲数目,也就相应得到了不同能量的粒子数目。由于γ射线与物质相互作用的机制有所差异,从探测器出来的脉冲幅度有大有小,单道就起到从中“数出”某一幅度脉冲幅度的作用。

单道里有一个甄别电压V 0(此电压可以连续调节),它就象一道屏障一样,将所有低于V 0的信号都挡住了,只有大于V 0的信号才能通过。但这样只解决了一半问题,因为在通过的信号中实验者只知道它们都比V 0高,具体的幅度还是不能确定。因此在单道中还有一个阈(或称窗宽)?V ,使幅度大于V 0+?V 的脉冲亦被挡住,只让幅度为V V V ?+00~的信号通过(有的单道是2/~2/00V V V V ?+?-);当我们把?V 取得很小时,所通过的脉冲数目就可以看成是幅度为V 0的脉冲数目。

简单地说,单道脉冲分析器的功能是把线性脉冲放大器的输出脉冲按高度分类:若线性脉冲放大器的输出是0~10V ,如果把它按脉冲高度分成500级,或称为500道,则每道宽度为0.02V ,也就是输出脉冲的高度按0.02V 的级差来分类。在实际测量能谱时,我们保持道宽?V 不变(道宽的选择必须恰当,过大会使谱畸变,分辨率变坏,能谱曲线上实验点过少;道宽过小则使每道的计数减小,统计涨落增大,或者使测量时间相应增加),逐点增加V 0,这样就可以测出整个谱形。

上面所描述的情况可以称之为单道工作在微分状态下;当单道工作在积分状态下时,只要脉冲高度大于阈值电压单道就输出一个脉冲,即记录大于某一高度的所有脉冲数目。

单道是逐点改变甄别电压进行计数,测量不太方便而且费时,因而在本实验装置中采用

了多道脉冲分析器。多道脉冲分析器的作用相当于数百个单道分析器与定标器,它主要由0~10V 的A/D 转换器和存储器组成,脉冲经过A/D 转换器后即按高度大小转换成与脉高成正比的数字输出,因此可以同时对不同幅度的脉冲进行计数,一次测量可得到整个能谱曲线,既可靠方便又省时。

3.γ全能谱图分析

当核辐射的能量全部耗尽在闪烁体内时,探测器输出脉冲幅度与入射粒子能量成正比,因此可以根据对脉冲幅度谱的分析来测定核粒子的能谱。在工业、医学的应用领域及核物理实验中,NaI(Tl)单晶γ能谱仪有相当广泛的用途。

NaI(Tl)单晶γ能谱仪由以下单元组成:闪烁探头(包括NaI(Tl)晶体和光电倍增管),高压电源,线性放大器,脉冲幅度分析器(分为单道分析器和多道分析器)。

①响应问题

下面介绍NaI(Tl)闪烁γ射线能谱仪对137Cs 的单能γ射线(E γ=0.662MeV)的响应问题,即对测得的脉冲幅度谱的形状进行分析。

γ射线与物质相互作用时可能产生三种效应:光电效应、康普顿效应和电子对效应,这三种效应产生的次级电子在NaI(Tl)晶体中产生闪烁发光(详见实验三“γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定”的原理部分)。由于单能γ射线所产生的这三种次级电子能量各不相同,甚至对康普顿效应是连续的,因此相应一种单能γ射线,闪烁探头输出的脉冲幅度谱也是连续的。

γ射线与闪烁体发生光电效应时,γ射线产生的光电子动能为:

i e B E E -=γ(1—4)

其中B I 为K 、L 、M 等壳层中电子的结合能。在γ射线能区,光电效应主要发生在K 壳层,此时K 壳层留下的空穴将为外层电子所填补,跃迁时将放出X 光子,其能量为E x 。这种X 光子在闪烁晶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。因此闪烁体得到的能量将是两次光电效应产生的光电子能量和:

γγE E B E E x i =+-=)((1—5)

所以,由光电效应形成的脉冲幅度就直接代表了γ射线的能量。

在康普顿效应中,γ光子把部分能量传递给次级电子,而自身则被散射。反冲电子动能为:

)cos 1(211θγγ-+

E E E e (1—6)

散射光子能量可近似写成: )

cos 1(21θγγγ-+≈'E E E (1—7) 当θ=180?时,即光子向后散射,称为反散射光子;此时

γγ

E E E e 41

1max +≈(1—8);γ

γγθE E E 41)180(+≈=' (1—9) ②一个典型的NaI(Tl)谱仪测得的137Cs 的γ能谱

如图所示,测得的γ能谱有三个峰和一个平台。最右边的峰A 称为全能峰,这一脉冲

幅度直接反映γ射线的能量

即0.662MeV ;上面已经分析

过,这个峰中包含光电效应

及多次效应的贡献,本实验

装置的闪烁探测器对

0.662MeV 的γ射线能量分

辨率为7.5%。

平台状曲线B 是康普顿

效应的贡献,其特征是散射

光子逃逸后留下一个能量从

0到)4/11/(γγE E +的连续的电子谱。

峰C 是反散射峰。当γ射线射向闪烁体时,总有一部分γ射线没有被闪烁体吸收而逸出,当它与闪烁体周围的物质发生康普顿效应时,反散射光子返回闪烁体,通过光电效应被记录,这就构成反散射峰。可以根据式(3—6)算出

M e V

E E E 184.0)662.041/(662.0)41/()180(=?+=+≈='γγγθ 。 峰D 是X 射线峰,它是由137Ba 的K 层特征X 射线贡献的。137Cs 的β衰变体137Ba 的0.662MeV 激发态在放出内转换电子后造成K 空位,外层电子跃迁后产生此X 光子。

四.实验装置

实验器材包括:①γ放射源

137Cs 和60Co(强度≈1.5微居里);②200μmAl 窗NaI(Tl)闪烁探头;③高压电源、放大器、多道脉冲幅度分析器。

五.实验步骤

1. 连接好实验仪器线路,经教师检查同意后接通电源。

2. 开机预热后,选择合适的工作电压使探头的分辨率和线性都较好。

3. 把γ放射源137Cs 或60Co 放在探测器前,调节高压和放大倍数,使60Co 能谱的最大脉冲

幅度尽量大而又不超过多道脉冲分析器的分析范围。

4. 分别测137Cs 和60Co 的全能谱并分析谱形,指明光电峰、康普顿平台和反散射峰。

5. 利用多道数据处理软件对所测得的谱形进行数据处理,分别进行光滑化、寻峰、半宽度

记录、峰面积计算、能量刻度、感兴趣区处理等工作并求出各光电峰的能量分辨率。

6. 根据实验测的相对于0.661MeV 、1.17MeV 、1.33MeV 的光电峰位置,作E —CH 能量刻

度曲线(0.184MeV 的137Cs 反散射峰也可记录在内)。

7. 对上一步骤所得结果进行最小二乘拟合,求出回归系数,并判断闪烁探测器的线性。

8. 选取137Cs 的0.661MeV 光电峰的一段谱形,试根据光滑化和寻峰的基本原理编制程序进

行数据处理,对该段谱形光滑若干次后计算峰位。(选做)

六.数据处理

1. 求定标曲线方程E a b CH =+?

根据最小二乘原理用线性拟合的方法可以得出:

])([12∑∑∑∑??-??=i

i i i i i i i i E CH CH E CH a ])([1∑∑∑?-??=i

i i i i i i E CH E CH n b ?=-∑∑n CH CH i i i i

22()

详细的推导过程见后面的附录。

2. 可以采用二次五点法的光滑公式对谱形进行光滑处理,采用逐道比较法求峰位,详细的

推导过程亦见后面的附录。

七.思考题

1. 简单描述NaI(Tl)闪烁探测器的工作原理。

2. 反散射峰是如何形成的?

3. 若只有137Cs 源,能否对闪烁探测器进行大致的能量刻度?

γ射线的能谱测量和吸收测定_实验报告

γ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,γ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γ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γ闪烁谱仪测定不同的放射源的γ射线能谱。同时学习和掌握γ射线与物质相互作用的特性,并且测定窄束γ射线在不同物质中的吸收系数μ。 【关键词】γ射线能谱γ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。 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,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:

幼儿园测量教案

幼儿园测量教案 【篇一:幼儿园大班科学教案(精选10篇)】 幼儿园大班科学教案汇总 幼儿园大班数学活动:跳绳计数 设计思路:在运动会跳绳比赛的过程中,孩子们对跳绳计数的结果产生了分歧,原因在于跳绳计数方法不对,计数结果不准确,孩子们觉得不公平。《3—6岁儿童学习与发展指南》提出:5—6岁幼儿已能发现生活中的许多问题都可以用数学方法来解决,并从中体验解决问题的乐趣。为抓住幼儿生活中出现的“真”问题,并以此作为支持幼儿学习和发展的契机,我们设计了这次活动。 活动目的 1.初步感知生活中数学的有用和有趣。 2.尝试运用自己喜欢的方法进行跳绳计数,学习正确计数。 3.能与同伴分享合作,协商解决遇到的问题。 活动准备 1.材料准备:来自幼儿真实生活的录像片段——“跳绳比赛争执瞬间”,记录纸和笔。 2.经验准备:活动前请幼儿和家长一起搜集有关体育比赛的资料,观察了解各种比赛的过程和名次确定的方法;幼儿已有跳绳和跳绳计数的经验。 重、难点分析 1.重点:通过实践,尝试运用自己喜欢的方法进行跳绳计数,在不断增强计数兴趣的过程中学习正确计数。准备运用实践体验法、讨论法与游戏法突破这一重点。 2.难点:能够发现生活中有许多问题都可以用数学的方法来解决。准备运用启发提问法、活动延伸法突破。 活动过程 1.导入活动:观看录像,进行讨论。 师:小朋友们,今天老师给你们带来一段录像,请你们看一看,录像中发生了什么事情?看完录像后提问: (1)录像中的小朋友因为什么事情发生了争执? (2)为什么会出现跳绳计数不清的问题? 2.第二遍录像(慢速播放),便于幼儿观察跳绳速度与计数速度的对应关系,分析现场计数时出现的问题。

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

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。

α射线能谱测量

**************************************************************************** 西南科技大学 《α射线能谱测量》报告 设计名称α射线能谱测量 学院 班级 学生姓名 学号 设计日期 2014年12月 2014年10月制 目录 1实验目的 (1) 2实验内容 (1)

3实验原理 (1) α能谱 (1) α放射源 (2) α放谱仪 (3) 探测器测量α射线能谱相关原理 (4) α谱仪的能量刻度和能量分辨率 (4) 4实验仪器、器材 (5) 5实验步骤 (5) 6实验数据记录、处理 (6) 7实验结论 (8) 1实验目的 α衰变中发射的α粒子能量及辐射几率的测量,对于核结构研究具有重要意义。这些核数据的测量通常是用α磁谱仪或半导体α谱仪。而本实验主要从以下几个方面进行: 1、了解α谱仪工作原理与特性 2、掌握α能谱测量原理及测量方法

3、测量获取表中各种放射源在不同探源距下α能谱的数据与图像记录并进行刻度 2实验内容 测定α谱仪在不同源距下α能谱的数据,并通过计算获得相关能量分辨率。同时,进行能量刻度。 3实验原理 α能谱 α粒子通过物质时,主要是与物质的原子的壳层电子相互作用发生电离损失,使物质产生正负离子对,对于一定物质,α在其内部产生一对离子所需的平均能量是一定的(即平均电能w),所以在物质中产生的正负离子对数与α粒子损失的能量成正比,即:E N= W 公式中N为α粒子在物质中产生的正负离子对数目,E是在物质中损失的α粒子能量。如果α粒子将其全部能量损失在物质内,E就是α粒子的能量。 由于α粒子在空气中的射程很短(在T=15℃,P=1大气压时,天然放射性核素衰变产生的α粒子,射程最大为Thc’(212Po) 为,能量最小232Th为),所以测量室应采用真空室,如上图1所示,采用真空泵将测量室抽成真空,这样与探测器接触的α粒子的能量才近似等于放射性核素经过α粒子放出的α粒子的初始能量(近似是因为不可能将测量室抽成绝对真空)。 α粒子在探测器中因电离、激发(由于α粒子的质量很大,所以与物质的散射作用很不明显。α粒子在空气中的径迹是一条直线,这种直线很容易在威尔逊云室中看到。)等效应而产生电流脉冲,其幅度与α粒子能量成正比。电流信号经前置放大器、主放大器放大,出来的电信号通过多道分析器进行数据采集,最后通过计算机采集并显示其仪器谱(实验用α谱仪硬件连接及内部结构框图如图1所示)。仪器谱以α粒子的能量(即脉冲幅度)为横坐标,某个能量段内α粒子数(或计数率)为纵坐标,即可计算样品中各单个核素发射的α粒子的能量与活度。理论上,单能α粒子谱是线状谱,应是位于相应能量点处垂直于横坐标轴的单一直线,但由于α粒子入射方向、空气吸收、样品源自吸收的差异和低能粒子的叠加等原因,实际测得的是具有一定宽度的单个峰,其峰顶位置相应于α粒子的能量,谱线以下的

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

固体密度测量实验教案

固体密度测量实验 【教学目标】 一、知识与技能 1、掌握密度公式,并能进行简单的计算; 2、会用天平、量筒等常规方法测量物质密度; 3、会运用学过的浮力、阿基米德原理、浮沉条件等知识,测量物质的密度。 二、过程与方法 1、根据密度的公式,明确要想测出物质密度,需从质量和体积入手思考设计 实验; 2、明确测量密度的常规方法——排液法; 3、围绕“排液法”的器材选择和实验思路,逐步换设情境,提出问题,让学 生对产生的新问题展开讨论并提出解决方案。 三、情感、态度与价值观 通过揭示学生思维中的矛盾来创设问题情境,以探究性的专题逐步创 设成阶梯型的问题情境,激活学生的发散性思维、引发创造性思维,以产 生积极的作用。 【教学重、难点】 一、重点: 1、知道测量密度的常规方法——排液法 2、掌握密度的公式,并能结合阿基米德原理、浮沉条件等物理知识推导出密度的 表达式。 二、难点: 1、对于密度测量中的一些非常规方法的理解以及方法过程的先后。 【课时安排】 1课时 【教与学的互动设计】 (一)创设情境 导入新课 回顾一下:1、密度的公式:V m =ρ 2、常规的器材——天平用于测量质量、 量筒用于测量体积 3、方法——排液法 具体方法:浸没时 V 物= V 排液= V 2-V 1 变化一下:没有量筒,对于规则物体的体积——刻度尺 强调:排液法的适用性更加广泛 (二)合作交流 解读探究 提高一下:针对排液法的应用,提出两个可能遇到的问题: 1、 如果被测固体密度比液体的密度小,此时的 V 物≠V 排液 ,怎么办? 方法:悬沉法 针压法 2、 如果被测固体易于液体反应或易溶于液体,怎么办? 方法:排面(细沙)法 方法与排液法相似

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

《实验一长度的测量》教学设计

《实验一:长度的测量》教学设计 岑溪市第二中学秦连红(旧人教版高一物理) 一、教材分析 本节安排在人教版教材高一《学生实验》讲述“为什么要做学生实验”、“怎样做好学生实验”、“误差和在有效数字”的内容之后,做为第一个实验,简单回顾初中的使用刻度尺测量之后,就进入游标卡尺的使用和读数部分。而该部分知识要到平抛、单摆测小球直径及电学实验《测定金属的电阻率》测量导线长度时才切实用到,时隔较远。新课标教材则安排在选修3-1的《附录》部分,与螺旋测微器一起介绍,这两种仪器有相似之处,一起介绍,方便比较与理解。而且,在新教材中,结合了教师对难点的突破方法,对游标卡尺的原理:利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度差制成,讲解较为详细,有利学生自学。二、学情分析 对于用人教版课本的刚进入高一的学生,在实验部分一开始就接触到一大难题——《实验一:长度的测量》中的游标卡尺的读数问题。其难一方面表现在游标卡尺的设计原理学生难以理解,另一方面表现在即使明白了读数原理,真正读数时又很容易出错。待要切实用于读数时,对该部分知识又有所遗忘。 三、设计思想 教材虽还未改,但在教学上我们要紧跟课改的步伐。针对以上情况,笔者对该节内容采用了针对传统的结果启发式教学而提出的过程启发式教学法。通过引发学生思考问题——如何能测量得更精确;用学生用尺与游标卡尺作观察对比,引出测量原理;尝试读数,练习情景由易到难、逐步推进,之后学生掌握总结游标卡尺的读数方法,并通过练习进行巩固,最后小结出读数过程中需要注意的问题再进行实际操作。通过学生观察、发现、尝试读数,强化学生对测量原理的理解,加上练习巩固,加强对读数方法及注意事项的把握,从而突破游标卡尺读数这一难点,缩短学生对该知识的遗忘进程。 四、教学目标 1、知识与技能 ①知道测量有误差,了解误差的种类。 ②知道有效数字的概念及意义。 ③了解游标卡尺的构造及种类,知道其各部分的用途及用法,理解并掌握其测量原理。 ④掌握游标卡尺的读数方法。 ⑤学会利用游标卡尺测量长度。 2、过程与方法 通过引导提问,使学生懂得对比观察、学会归纳方法。 3、情感态度与价值观 ①培养学生学习物理的兴趣,激发其探求知识的欲望和学习的积极性、主动性。 ②让学生在共同思考中体验解决问题的成功喜悦,增进学习物理的情感。 五、教学重点 误差及有效数字,游标卡尺的使用和读数 六、教学难点 游标卡尺的工作原理和读数 七、教学器材

X射线光电子能谱模板

第二十三章 X射线光电子能谱 1954年以瑞典Siegbahn教授为首的研究小组观测光峰现象,不久又发现了原子内层电子能级的化学位移效应,于是提出了ESCA(化学分析电子光谱学)这一概念。由于这种方法使用了铝、镁靶材发射的软X射线,故也称为X-光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy)。X光电子能谱分析技术已成为表面分析中的常规分析技术,目前在催化化学、新材料研制、微电子、陶瓷材料等方面得到了广泛的应用。 23.1 基本原理 固体表面分析,特别是对固体材料的分析和元素化学价态分析,已发展为一种常用的仪器分析方法。目前常用的表面成分分析方法有:X射线光电子能谱(XPS), 俄歇电子能谱(AES),静态二次离子质谱(SIMS)和离子散射谱(ISS)。AES分析主要应用于物理方面的固体材料(导电材料)的研究,而XPS的应用面则广泛得多,更适合于化学领域的研究。SIMS 和ISS由于定量效果较差,在常规表面分析中的应用相对较少。但近年随着飞行时间二次离子质谱(TOF-SIMS)的发展,使得质谱在表面分析上的应用也逐渐增加。 X射线光电子能谱最初是由瑞典科学家K.Siegbahn等经过约20年的努力而建立起来的,因在化学领域的广泛应用,被称为化学分析用电子能谱(ESCA)。由于最初的光源采用了铝、镁等的特性软X射线,该技术又称为X射线光电子能谱(XPS)。1962年,英国科学家D.W.Turner等建造出以真空紫外光作为光源的光电子能谱仪,在分析分子内价电子的状态方面获得了巨大成功,同时又用于固体价带的研究,与X射线光电子能谱相对照,该方法称为紫外光电子能谱(UPS) XPS的原理是基于光的电离作用。当一束光子辐射到样品表面时,样品中某一元素的原子轨道上的电子吸收了光子的能量,使得该电子脱离原子的束缚,以一定的动能从原子内部发射出来,成为自由电子,而原子本身则变成处于激发态的离子,如图23-1所示。在光电离过程中,固体物质的结合能可用下面的方程式表示: E b=hγ- E k -φs(23-1) 式中: E k为射出的光子的动能;hγ为X射线源的能量;E b为特定原子轨道上电子的电离能或结合能(电子的结合能是指原子中某个轨道上的电子跃迁到表面Fermi能级(费米能级)所需要的能量);φs为谱仪的功函数。 由于φs是由谱仪的材料和状态决定,对同一台谱仪来说是一个常数,与样品无关,其平均值为3 eV ~4eV。因此,(1)式可简化为: E b =hγ- E k’ (23-2) 由于E k’可以用能谱仪的能量分析器检出,根据式(23-2)就可以知道E b。在XPS分析中,由于X射线源的能量较高,不仅能激发出原子轨道中的价电子,还可以激发出内层轨道电子,所射出光子的能量仅与入射光子的能量及原子轨道有关。因此,对于特定的单色激发光源及特定的原子轨道,其光电子的能量是特征性的。当固定激发光源能量时,其光子的能量仅与元素的种类和所电离激发的原子轨道有关,对于同一种元素的原子,不同轨道上的电子的结合能不同。所以可用光电子的结合能来确定元素种类。图23-1表示固体材料表面受X射线激发后的光电离过程[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:

噪声测定实验教案

噪声测定实验 一实验目的 1掌握AWA5610C声级计的工作原理及其使用方法 2掌握AWA6270A噪声频谱分析仪的工作原理及其使用方法 二实验内容 1使用AWA5610C声级计测量噪音 2使用AWA6270A噪声频谱分析仪测量噪音 三实验原理 1 AWA5610C声级计的工作原理 工作原理是被测的声压信号通过传声器转换成电压信号,然后经衰减器、放大器以及相应的计权网络、滤波器,或者输入记录仪器,或者经过均方根值检波器直接推动以分贝标定 的指示表头。 2 AWA6270A噪声频谱分析仪的工作原理 工作原理是输入信号经衰减器直接外加到混波器,可调变的本地振荡器经与CRT同步的扫瞄产生器产生随时间作线性变化的振荡频率,经混波器与输入信号混波降频后的中频信号(IF)再放大,滤波与检波传送到CRT的垂直方向板。 四实验设备仪器 (一)AWA5610C声级计 AWA5610C型积分声级计是一种袖珍式智能化噪声测量仪 器,可广泛应用于环境噪声的测量与自动监测,也可用于劳动保 护、工业卫生及各种机器、车辆、船舶、电器等工业噪声测量。 本仪器采用了先进的数字检波技术,具有可靠性高、稳定性好、 动态范围宽等优点。 主要技术性能: 驻极体测试电容传声器,灵敏度: 1.传声器:Φ1 2.7mm(1/2”) 约40mV/Pa,频率范围:20Hz~12.5kHz。 2.测量范围:35~130dBA(以2×10-5Pa为参考,下同) 3.频率范围:20Hz~12.5kHz 4.频率计权:A计权 5.时间计权:快(F),慢(S) 图1 AWA5610C声级计 6.检波器特性:真有效值、峰值因数 3 7.准确度:2型 8.测量时间:手控、10s、1min、5min、10min、20min、1h、4h、8h、24h。 9.显示:4位LCD,直接显示测量结果Lp、Leq、Lmax、Lmin、Linst、Tm及日历年、月、日、时、分、秒等。 10.储存:60组数据,包括年、月、日、时、分、设定时间、测量经历时间、最大声级, 最小声级、等效声级。 11.输出接口:RS—232C,可接至微型打印机或计算机。

教科版八年级物理上册《测量:实验探究的重要环节》教案

二、测量:实验探究的严重环节 一、本节三维目标要求 1.知识与技能 使学生了解统一计量标准的意义。熟悉长度的国际单位制单位,以及与其他单位的换算。 学习使用刻度尺,了解零点(零刻度线)、分度值、量程等概念。 了解误差,练习多次测量求平均值减小误差的方法。学习记录、分析、表达数据和结果。 2.过程与方法 通过一些实例练习测量长度的方法。训练使用测量工具的规范操作。 通过测量活动,从中体会、练习灵活运用知识的方法和技巧,培养学生灵活运用知识的能力和创造性思维。 3.情感、态度与价值观 通过规范学生的操作行为,培养严肃认真,实事求是的科学态度。 训练实验技能的同时注意培养优良的实验习惯。 二、教学重点和难点 长度的测量是本课时的重点,理解长度测量的基础性是本课的难点。 三、教学器材: 示教刻度尺、方体木块、学生自备透明三角尺 四、课时安排:1课时 五、教学过程

本节分为三个教学板块:(1)从木工尺到米原器;(2)实验:测量长度;(3)实验:测量时间; 一、从木工尺到米原器 1.引入:测量是科学实验的严重环节。物理量的测量首先要规定它的标准量,并以之作为单位,将待测物理量与它的标准量进行比较。以鲁班制定中国木工尺为例,说明了统一计量标准的严重性:国际单位制是进行科学、科技、贸易交流的保障。测量本质上是比较,是将被测物和标准物做比较。像鲁班那样,为了更好地进行科学、技术、贸易的交流,1888年,科学家们制造了一个国际通用的长度基准——“米原器”,作为各国测量1米的基准。 “如果不许使用尺子,你怎样测量教室的长和宽?”学生可能提出各种各样的测量方法,选其中之一进行实际测量,比如请一高一矮两位同学用步来量教室的宽,必然得出例外的结果。教师就此向学生指出,同一长度的测量得不出统一的结果是没有意义的。然后让学生讨论怎样才能得出统一的结果呢?通过这个活动和鲁班的故事,启发学生认识建立长度标准的必要性,同时认识长度单位以及国际单位制。中国古代在计量方面有许多举世瞩目的成就,特别是秦始皇统一度量衡,合适介绍,增强学生的爱国意识和民族自信心。 2.长度的单位(SI): 1)基本单位:米(m) 2)常用单位:千米、分米、厘米、毫米、微米、纳米。它们的代表符号分别是km,dm,cm,mm,um,nm。(通常刻度尺的单位标注是用符号表示) 通过列举事例使学生对米、分米、厘米、毫米等单位长度能心中有数,有个粗略的概念。例如:常用铅笔笔芯直径大约1毫米,小姆指宽约有1厘米,手掌的宽大约有1分米,成年人的腿长大约1米左右。 3)单位换算:1km=1000m;1m=1000mm;1mm=1000um;1um=1000nm;1m=10dm=100cm。 例:下列各式中表达正确的是:(C)

X射线能谱分析

X射线能谱分析简介 导言: 早在二十世纪年代中期就开始了X射线能谱分析课题的研究。例如,Parrish和Kohler(1956)曾指出用分解正比计数器脉冲高度谱的方法进行X射线能量分析的可能性。后来Dolby(1959、1960)发展了这种方法并且获得了Be、C、O等超轻元素的扫描X射线图像。同年,Duncumb提出一种用纯元素的标准谱拟合实际谱进行分析的方法。而Birks等人用正比计数器和一台400道多道分析器配合,在电子探针中首次进行了能谱分析。到了1968年,Fitzgerald、Keil和Heinrich等人开始把锂漂移硅探测器用到了电子探针中。 由于锂漂移硅探测器有一些独到的优点,得到了有关专家的广泛重视。在1963年和1970年,美国材料试验学会先后两次就能谱分析技术进行了专门的讨论,促进了能谱技术的发展。例如,在1966年,锂漂移硅探测器的能量分辨率还只能达到约800eV,但是到了1970年,就迅速提高到约150eV。探测器分辨率的提高,反过来促进了能谱分析方法及其相关技术的迅速发展。 目前,能谱分析系统已成为电子探针和扫描电镜/透射电镜微区分析的一项标准设备,同时与其相关的波谱分析、电子被散射衍射等有机结合,愈来愈成为微区分析中不可或缺的分析手段。 锂漂移硅探测器简述: 能谱分析系统的心脏是一只硅晶体二极管,它是由一块p型硅晶片经锂(向硅中)扩散和飘移后制成的,因此称为锂漂移硅探测器

(Lithium Drifted Silicon Detector),通常缩写为Si(Li)探测器。 我们知道硅是一种典型的半导体材料。硅晶体的结晶结构与金刚石结构相同,即为面心立方体结构,每个晶胞含有两个硅原子,每个硅原子有四个价电子(两个3s电子,两个3p电子)。在晶体中,每个原子与相邻四个原子构成四条共价键。根据能带理论,四个价电子形成四个能带,由于每个格点上有8个价电子,因此,如果格点数为N,则四个能带上将填满8N个电子,这种能带称为满带。满带的上方有一个能隙,称为禁带,禁带中不可能有任何电子,或者说,不可能存在其能量相当于禁带能量的电子。在禁带上面有很多可能的能带-----导带。在纯净而完整的晶体中,导带中没有电子,因此呈绝缘体特性。但是,即使纯度非常高的硅单晶,仍有极少量的杂质存在,而且难免有些晶格缺陷,加上硅的禁带宽度较小(~1.1eV),在热骚动下可能有极少量的电子进入导带,因此硅晶体有一定程度的导电性。温度愈高,由于热骚动而进入导带的电子愈多,晶体的导电性就愈强,因而使硅晶体成为一种典型的半导体。 半导体的导电率取决于杂质的类型和含量。杂质的作用是这样的:假如有一种五价杂质(P,As等)参入硅中,它将取代硅原子的位置,用四个价电子与相邻的四个硅原子结合而维持原来的四条共价键,并把多余的一个电子释放出去,被释放的电子很可能进入导带,使晶体呈电子性导电,这种晶体就称为n型半导体。如果掺入的杂质是三价原子,那么这些杂质将会俘获满带中的电子而使满带中出现空穴,从而使晶体成为p型半导体。在硅中常见的一种杂质是硼(B),它的

实验四 闪烁探测器及r能谱的多道测量..

云南大学物理实验教学中心 实验报告 课程名称:普通物理实验 实验项目:实验四闪烁探测器及r能谱的多道测量 学生姓名:马晓娇学号:20131050137 物理科学技术学院物理系 2013 级天文菁英班专业 指导老师:张远宪 试验时间:2015 年 10月 30 日 13 时 00 分至 15 时 00 分 实验地点:物理科学技术学院 实验类型:教学 (演示□验证□综合□设计□) 学生科研□课外开放□测试□其它□

一、实验目的 1、了解γ 射线与物质相互作用的基本原理; 2、掌握闪烁探测器的工作原理及使用方法; 3、掌握能谱仪基本性能的确定; 4、掌握简单γ放射源的γ能谱测量。 二、实验原理 原子核由高能级向低能级跃迁时会辐射 射线,它是一种波长极短的电磁波,其能量由原子核跃迁前后的能级差来表示即:射线与物质发生相互作用则产生次级电子或能量较低的 射线,将 射线的次级电子按不同能量分别进行强度测量,从而得到 辐射强度按能量的分布,即为“能谱”。测量能谱的装置称为“能谱仪”。 (一)γ射线与物质相互作用 γ射线与物质相互作用是γ射线能量测量的基础。γ射线与物质相互作用主要有三种效应,即光电效应、康普顿散射和电子对效应。 1、γ射线与物质相互作用。当γ射线的能量在30MeV 以下时,最主要的相互作用方式有三种: (1) 光电效应。γ射线的全部能量转移给原子中的束缚电子,使这些电子从原于中发射出来,γ光子本身消失。 (2)康普顿散射。入射γ光子与原子的核外电子发生非弹性碰撞,光子的一部分能量转移给电子,使它反冲出来,而散射光子的能量和运动方向都发生了变化。 (3) 电子对效应。 γ光子与靶物质原子的原子核库仑场作用,光子转化为正-负电子对。 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,释放出来的光电子的能量就是入射光子能量和该束缚电子所处的电子壳层的结合能B γ之差。虽然有一部分能量被原子的反冲核所吸收,但这部分反冲能量与γ射线能量、光电子的能量相比可以忽略。因此, E 光电子γγE B E i ≈-= (1) 即光电子动能近似等于γ射线能量。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)则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外,还需要有一个第三者参加,这第三者就是发射光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),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。 图1是能量为hν,的入射光子发生康普顿散射 的示意图,h ν'为散射光子的能量;θ为散射光子与 入射光子方向间的夹角,称散射角;?为反冲电子

大学物理实验教案4长度测量

大学物理实验教案

实验目的: 1.掌握游标卡尺、螺旋测微计和移测显微镜的测量原理和使用方法。 2.根据仪器的精度和有效数字的定义,正确记录原始数据。 3.掌握直接测量和间接测量的数据处理方法,并用不确定度报告测量结果。 实验仪器: 游标卡尺、螺旋测微计、移测显微镜、滚珠、圆管、毛细管、铝块。 实验原理: 1. 游标卡尺 普通测长度的尺子其准确度有一定的局限性,主要是由于其分度值(即仪器能准确鉴别的最小量值)较大。例如米尺的分度值为1mm 而不能更小,否则,刻度线太密将无法区分。为此,在主尺上装一个能够沿主尺滑动的带有刻度的副尺,称为游标,这样的装置称为游标卡尺。 游标卡尺的结构如图1 所示。主尺 D 是一根钢制的毫米分度尺,主尺头上附有钳口 A 和刀口A ′,游标E 上附有钳口 B 、刀口 B ′ 和尾尺 C ,可沿主尺滑动。螺丝F 可将游标固定在主尺上,当钳口AB 密接时,则刀口 A ′B ′对齐,尾尺C 和主尺尾部也对齐,主尺上的0线与游标上的0线重合。 图1 游标卡尺 钳口AB 用来测物体的长度及外径,刀口 A ′B ′用来测物体的内径,而尾尺C 则用来测物体的深度。它们的读数值,都是表示游标的0线与主尺的0线之间的距离。 游标卡尺的规格有多种,其精密程度各不相同,但不论哪一种,它的原理和读数方法都是一样的。常用游标尺的设计,在游标尺上刻有m 个分格,游标上m 个分格的总长,正好与主尺上(m –1)个分格的总长相等,如果用 y 表示主尺上最小分格的长度,x 表示游标上每一小格的长度,则 (m –1)y = mx 所以,主尺与游标上每个分格长度的差值是 m y x y = - 这个量就是游标卡尺的分度值。通常主尺最小分格y 都为1mm ,因此,游标的分格数越多,分度值就越小,卡尺的精密度就越高。 常用的游标卡尺的分度值有0.1mm 、0.05mm 、0.02mm 三种。 利用游标卡尺测物体的长度时,把物体放于钳口之间,游标右移。游标0线对准主尺上某一位置,毫米以上整数部分l 0可以从主尺上直接读出,毫米以下部分△l 从副尺上读出。

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