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。
内容
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
根据γ射线在)1(T NaI 闪烁体中总吸收系数随γ射线能量变化规律，γ射线能
量MeV E 3.0<γ时，光电效应占优势，随着γ射线能量升高康普顿散射几率增加；在MeV E 02.1>γ以后，则有出现电子对效应的可能性，并随着γ射线能量继续增加而变得更加显著。图2为示波器荧光屏上观测到的137Cs 0.662MeV 单能γ射线的脉冲波形及谱仪测得的能谱图。
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发生的，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r E 减去该层电子结合能）。谱峰称为全能峰。为便于分析γ射线在闪烁体中可能发生的各种事件对脉冲谱的贡献，及具体实验装置和其周围物质可能产生的对谱形的影响。表2列举了十二种情况供参考。
一台闪烁谱仪的基本性能由能量分辨率、线性及稳定性来衡量。探测器输出脉
冲幅度的形成过程中存在着统计涨落。既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3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E ?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
V
V
E E ?=?=
η （ 1
）
)(V E 和)(V E ??分别为谱线的对应能量（幅度值）和谱线的半宽度（幅度分布
的半宽度）。标准源137Cs 全能峰最明显和典型，因此经常用137Cs0.662MeV 的γ射线的能量分辨高的闪烁体，使用光电转换效率高的光阴极材料，以及提高光电子第一次被阴极收集的效率等均有利于改善能量分辨率。
在我们实验中尚需考虑到下列一些因素，进行必要的调整，以期达到一台谱仪可能实现的最好的分辨率。
（1）闪烁体与光电倍增管光阴极之间保持良好的光学接触；
（2）参考光电倍增管高压推荐值，并作适当调整，使得在保持能量线性条件下，输出脉冲幅度最大；
（3）合理选择单道分析器的道宽，如单道分析器最大分析幅度为10伏时，道宽宜用0.1伏；
（4）根据放射源的活度，选择合适的源与闪烁体之间的距离。
显然，利用γ谱解析核素的或能量相近的γ射线时，受到了谙仪能量分辨率的限制。这时就需要借助于实验上得到的单能γ谙的经验规律，例如半宽度随着γ射线能量变化的经验规律，以及各种数学处理方法来解决。
能量线性指谱仪对入射γ射线的能量和它产生的脉冲幅度之间的对应关系。一般
NaI（T1）闪烁仪在较
宽的能量范围内
（100keV到期
1300keV）是近似性
的。这是利用该谱仪进
行射线能量分析与判
断未知放射性核素的
重要依据。通常，在实
验上利用系列γ标准
源，在确定的实验条件
下分别测量系列源γ
谱。由已知γ射线能量全能峰位对相应的能量作图，这条曲线即能量刻度曲线。典型的能量刻度曲线为不通
过原点的一条直线，即
0)(E Gx x E p p += （ 2 ）
式中p x 为全能峰位；0E 为直线截矩；G 为增益即每伏（或每道）相应的能量。能量刻度亦可选用标准源137Cs （0.662）MeV)和60Co(1.17、1.33MeV)来作。实验中欲得到较理想的线性，还需要注意到放大器及单道分析器甄别阈的线性，进行必要的检验与调整。此外，实验条件变化时，应重新进行刻度。
显然，确定未知γ射线能量的正确性取决于全能峰位的正确性。这将与谱仪的稳定性、能量刻度线的原点及增益漂移有关。事实上，未知源总是和标准源非同时测量的，因此很可能他们的能量对应了不同的不同的原点及增益。当确定能量精度要求较高时，需用电子计算机处理，调整统一零点及增益，才能得到真正的能量与全能峰峰位的对应关系。至于全能峰峰位的确定，本实验可在记录足够数目的计数后由图解法得到。
装置
实验装置方块图见图1。
NaI （Tl ）闪烁谱仪，FH1901，1套； 多道分析器，FH419G1，1台； 脉冲示波器，SBM-10，1台；
标准γ源，137Cs 、65Zn 、60Co ，各一个； 未知γ源，1个。
步骤
1． 按图1连接仪器。用示波器观察137Cs 及60Co 的脉冲波形，调节并固定光电
倍增管的高压。
2．调节放大器的放大倍数，使137Cs 0.662MeV的γ射线的全能峰落在合适的甄别阈位置上，例如8V。选择并固定单道分析器道宽，例如0.1V，测量137Cs
全能谱及本底谱。
3．改变放大器放大倍数，使137Cs、65Zn、60Co之全能峰合理地分布在单道分析器阈值范围内。依次测量这三个γ源的能谱。
4．在步骤3实验条件下，测量未知γ源能谱。
5．实验结束前，再重复测量137Cs 0.662MeV的γ射线的全能峰，以此检验谱仪的稳定性。
五．实验数据处理
Co源能谱曲线
1号峰
General model Gauss1:
f(x) = a1*exp(-((x-b1)/c1)^2) Coefficients (with 95% confidence bounds):
a1 = 1020 (977, 1062)
b1 = 736.6 (734.3, 738.9)
c1 = 55.15 (50.99, 59.3) Goodness of fit:
SSE: 1.05e+004
R-square: 0.9831 Adjusted R-square: 0.9789 RMSE: 36.22
2号峰
General model Gauss1:
f(x) = a1*exp(-((x-b1)/c1)^2)
Coefficients (with 95% confidence bounds):
a1 = 700.7 (662.8, 738.6)
b1 = 866.6 (864, 869.2)
c1 = 58.63 (54.64, 62.62) Goodness of fit:
SSE: 3.11e+004
R-square: 0.9783
Adjusted R-square: 0.9761 RMSE: 39.43
全能峰1道址：736.6，全能峰2道址：866.6
Cs源高斯拟合
General model Gauss1:
f(x) = a1*exp(-((x-b1)/c1)^2) Coefficients (with 95% confidence bounds): a1 = 4245 (4090, 4400)
b1 = 292.6 (291.7, 293.6)
c1 = 32.54 (31.16, 33.91)
Goodness of fit:
SSE: 1.008e+006
R-square: 0.987
Adjusted R-square: 0.9861
RMSE: 177.4
全能峰道址：292.6
未知源高斯拟合
General model Gauss1:
f(x) = a1*exp(-((x-b1)/c1)^2) Coefficients (with 95% confidence bounds): a1 = 422.9 (400.4, 445.4)
b1 = 35.76 (34.32, 37.2)
c1 = 32.32 (30.1, 34.54)
Goodness of fit:
SSE: 3.348e+004
R-square: 0.9493
Adjusted R-square: 0.9461
RMSE: 32.34
全能峰道址：35.76
半高宽点m1=36.592，m2=34.928.，能量分辨率4.65%
能量定标曲线
Linear model Poly1:
f(x) = p1*x + p2
Coefficients (with 95% confidence bounds):
p1 = 0.001159 (0.0009563, 0.001361)
p2 = 0.3218 (0.1845, 0.459)
Goodness of fit:
SSE: 4.6e-005
R-square: 0.9998
Adjusted R-square: 0.9996 RMSE: 0.006782
六．实验结果误差分析
此次实验得到的能量定标曲线还是不错的，线性相关系数达到0.9998.说明道址和能量的线性相关性比较好，得出未知源是Ba的可信度比较高。但是没有观察到X射线峰和反散射峰可能是因为阈值比较高。
七．实验思考题
1．如何从示波器上观察到的137Cs脉冲波形图，判断谱仪能量分辨率的好坏？
2．某同学实验结果得到137Cs能量分辨率为6%，试述怎样用实验来判断这一分辨率之真假？
3．若有一单能γ源，能量为2MeV，试预言其谱形。
4．试根据你测量137Cs、65Zn、60Co能谱，求出相应于0.662、1.11和1.33MeV γ射线全能峰的半宽度，并讨论半宽度随γ射线能量变化的规律。
5．试述60Co 1.17MeV这条γ射线相应的能量分辨率，能否直接从其全能峰半宽度求出，为什么？
6．在你测得的137Cs 0662MeV γ射线全能峰峰位处，作一垂线为对称轴，将会发现对称轴低能边计数明显地多于相应的高能边的计数，试参照表2分析
全能峰不完全对称的原因。
1.将探测器信号输入到示波器中，出现脉冲，脉冲越宽，能量分辨率越差。
2.找到一个源与137Cs全能峰能量相差6%，两个源一起测能谱，看能否区分开这两个全能峰，若能说明，6%可靠。
3.谱仪的能量分辨率与入射粒子能量有关，能量越大，分辨率越好。因此会在
2MeV形成一个全能峰值，并且和137Cs一样有反散射峰和X射线峰，康普顿平台。
4.半高宽见数据分析，能量越高，半宽度越大。
5.不能。此时有康普顿平台的影响，将峰抬高。
6.康普顿散射影响。
实验五全站仪的认识与使用 一、实验目的 1、了解全站仪的基本构造及性能，熟悉各操作键的名称及其功能，并熟悉使用 方法。 2、掌握全站仪的安置方法和角度测量、距离测量与坐标测量的基本使用方法。 二、计划与设备 1、每组全站仪1套（含脚架1个、目标杆1根，棱镜1套），记录板1 块，自备：铅笔。 三、实验方法及步骤 1．全站仪的构造 （1）通过教师讲解和全站仪使用说明书，了解全站仪的基本结构及各操作部件 的名称和作用。 （2）了解全站仪键盘上各按键的名称及其功能、显示符号的含义并熟悉角度测量、距离测量和坐标测量模式间的切换。
2、全站仪的操作步骤 （1）装电池（2）开机定标（照准部水平方向旋转一周，望远镜绕横轴旋转一周）（3）安置仪器（同经纬仪的）粗略对中，精确对中，粗平，精平，精确对中 （4）瞄准（5）读数 垂直角和水平角的倾斜改正 当启动倾斜传感器功能时，将显示由于仪器不严格水平而需对垂直角和水平角自动施加的改正数。 为确保精密测角，必须启动倾斜传感器。当系统显示仪器补偿对话框时,表示仪器 倾斜已超过自动补偿范围(± 3.5，必′须)人工整平仪器。
。 WinCE(R)系列全站仪的补偿设置有：关闭补偿、单轴补偿和双轴补偿三种选项。 双轴补偿：改正垂直角指标差和竖轴倾斜对水平角的误差。当任一项超限时，系统会出现仪器补偿对话框，提示用户必须先整平仪器。 单轴补偿：改正垂直角指标差。当垂直角补偿超限时，系统才出现补偿对话框。 关闭补偿：补偿器关闭。 3．全站仪测量 （1）角度测量 1）首先从显示屏上确定是否处于角度测量模式，如果不是，则按操作转换为距 离模式。 2）盘左瞄准左目标A,按置零键，使水平度盘读数显示为0°00′〃0，0顺时针旋转 照准部，瞄准右目标B，读取显示读数。 3）同样方法可以进行盘右观测。 4）如果测竖直角，可在读取水平度盘的同时读取竖盘的显示读数。 （2）距离测量
迈克耳逊干涉仪 一.实验目的 1.了解迈克尔逊干涉仪的结构和原理，掌握调节方法； 2.用迈克尔逊干涉仪测量钠光波长和精细结构。 二.实验仪器 迈克尔逊干涉仪、钠光灯、透镜等。 三.实验原理 迈克耳孙干涉仪原理如图所示。两平面反射镜M1、M2、光源 S和观察点E （或接收屏）四者北东西南各据一方。M1、M2相互垂直，M2是固定的，M1可沿导轨做精密移动。G1和G2是两块材料相同薄厚均匀相等的平行玻璃片。G1的一个表面上镀有半透明的薄银层或铝层，形成半反半透膜，可使入射光分成强度基本相等的两束光，称G1为分光板。G2与G1平行，以保证两束光在玻璃中所走的光程完全相等且与入射光的波长无关，保证仪器能够观察单、复色光的干涉。可见G2作为补偿光程用，故称之为补偿板。G1、G2与平面镜M1、M2倾斜成45°角。
如上图所示一束光入射到G1上，被G1分为反射光和透射光，这两束光分别经M1和M2反射后又沿原路返回，在分化板后表面分别被透射和反射，于E处相遇后成为相干光，可以产生干涉现象。图中M′2是平面镜M2由半反膜形成的虚像。观察者从E处去看，经M2反射的光好像是从M′2来的。因此干涉仪所产生的干涉和由平面M1与M′2之间的空气薄膜所产生的干涉是完全一样的，在讨论干涉条纹的形成时，只需考察M1和M2两个面所形成的空气薄膜即可。两面相互平行可到面光源在无穷远处产生的等倾干涉，两面有小的夹角可得到面光源在空气膜近处形成的等厚干涉。若光源是点光源，则上述两种情况均可在空间形成非定域干涉。设M1和M′2之间的距离为d，则它们所形成的空气薄膜造成的相干光的光程差近似用下式表示 若M1与M′2平行，则各处d相同，可得等倾干涉。系统具有轴对称不变性，故屏E上的干涉条纹应为一组同心圆环，圆心处对应的光程差最大且等于2d,d 越大圆环越密。反之中心圆斑变大圆环变疏。若d增加则中心“冒出”一个条纹，反之d减小则中心“缩进”一个条纹。故干涉条纹在中心处“冒出”或“缩进”的个数N与d的变化量△d之间有下列关系 根据该关系式就可测量光波波长λ或长度△d。 钠黄双线的精细结构测量原理简介： 干涉条纹可见度定义为：当，时V=1， 此时干涉条纹最清晰，可见度最大；时V=0，可见度最小。 从一视见度最低的位置开始算起，测量一次视见度最低处的位置，者其间的光程差 为，且由关系算出谱线的精细结构。 四.实验结果计与分析 次数初读数 d1（mm） 末读数 d2（mm） △ d=|d1-d2| (mm) (nm)(nm ) 137.7247937.754420.02963592.6592.6
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。
2020 实验报告全站仪精密角度测量实验报告范文_0787 EDUCATION WORD
实验报告全站仪精密角度测量实验报告范文 _0787 前言语料：温馨提醒，教育，就是实现上述社会功能的最重要的一个独立出来的过程。其目的，就是把之前无数个人有价值的观察、体验、思考中的精华，以浓缩、 系统化、易于理解记忆掌握的方式，传递给当下的无数个人，让个人从中获益，丰 富自己的人生体验，也支撑整个社会的运作和发展。 本文内容如下：【下载该文档后使用Word打开】 为期四天的综合实验结束了，在这四天里我们主要做了全站仪综合实验，回弹综合实验和钢筋位置及楼板检测实验。在全站仪的综合试验中我们学习了坐标测量，面积测量以及放样，在回弹综合实验中我们主要学习了用回弹法测量混凝土强度，在钢筋位置及楼板检测实验中我们主要学习了用钢筋仪检测板、柱钢筋位置及保护层厚度的检测。虽然只有四天的综合实验，但是我感觉自己收获了不少知识。在暑假认知实习的时候自己也接触到了全站仪，但是没有自己操作过，这次实验自己学会用全站仪。这次的综合实验都是在施工现场最常用了，做好，学好这些实验对我们工程管理专业的学生来讲非常重要，因为只有掌握好技术才能进行好管理。这次的实验自己也是用心学习了，虽然只做了三天，可是收益匪浅，在老师和组长的带领下，我们组员一起学习，
研究，最终将实验进行好。记忆最深的是我们那天早上用全站仪放样，整整一个上午，然后用钉子打好桩，我们总共放了十二个点，等待着老师下午的验收。可是下午去的时候，只看到操场的跑道上躺着一堆堆的钉子，后来老师说不检查了，其实我们挺失落的，但是我们真的学到了知识，这比什么都重要！通过实验，使我们对理论知识有了更深的认识，也锻炼了我们的操作能力。 通过本次综合性的试验，我了解到综合实验的应用，特别是在两天的全站仪测量试验，刚开始拿到仪器时还手忙脚乱不知所措。但经过坐标测量、面积测量、点放样，我基本了解一些：全站仪是一种光机电算一体化的高新技术测量仪，测距部分有发射，接受与瞄准组成共轴系统，测角部分由电子测角系统完成，是一种具有高精度，高效率，各种测量功能的外业数据采集设备，大大减轻外业人员的劳动强度。作为在实际施工中最常见、最基本的测量仪器，了解其基本功能，熟练掌握其基本操作，将对今后的工作产生积极影响。 通过本次试验，我了解到钢筋保护层厚度，钢筋位置和钢筋直径的检测方法，认识到钢筋仪工作的基本原理和使用方法。钢筋仪的基本操作方法较为简单，在检测过程中使用方便，操作简洁。由于本次试验为提供检测构件的相关施工图纸，故无法对检测结果进行综合性分析，也无法对被检测构件的钢筋保护层厚度等各项指标进行检测。但通过实际操作和后期试验总结，对工程检测过程有了感性的认识。
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 （
迈克尔逊和法布里-珀罗干涉仪 摘要：迈克尔逊干涉仪是一种精密光学仪器，在近代物理和近代计量技术中都有着重要的应用。通过迈克尔逊干涉的实验，我们可以熟悉迈克尔逊干涉仪的结构并掌握其调整方法，了解电光源非定域干涉条纹的形成与特点和变化规律，并利用干涉条纹的变化测定光源的波长，测量空气折射率。本实验报告简述了迈克尔逊干涉仪实验原理，阐述了具体实验过程与结果以及实验过程中的心得体会，并尝试对实验过程中遇到的一些问题进行解释。 关键词： 迈克尔逊干涉仪；法布里-珀罗干涉仪；干涉；空气折射率； 一、引言 【实验背景】 迈克尔逊干涉仪是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作，为研究“以太”漂移而设计制造出来的精密光学仪器。它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。通过调整该干涉仪，可以产生等厚干涉条纹，也可以产生等倾干涉条纹，主要用于长度和折射率的测量。法布里-珀罗干涉仪是珀罗于1897年所发明的一种能现多光束干涉的仪器，是长度计量和研究光谱超精细结构的有效工具； 它还是激光共振腔的基本构型，其理论也是研究干涉光片的基础，在光学中一直起着重要的作用。在光谱学中，应用精确的迈克尔逊干涉仪或法布里-珀罗干涉仪，可以准确而详细地测定谱线的波长及其精细结构。 【实验目的】 1．掌握迈克尔逊干涉仪和法布里-珀罗干涉仪的工作原理和调节方法； 2．了解各类型干涉条纹的形成条件、条纹特点和变化规律； 3．测量空气的折射率。 【实验原理】 （一） 迈克尔逊干涉仪 1M 、2M 是一对平面反射镜，1G 、2G 是厚度和折射率都完全相同的一对平行玻璃板，1G 称 为分光板，在其表面 A 镀有半反射半透射膜，2G 称为补偿片，与1G 平行。 当光照到1G 上时，在半透膜上分成两束光，透射光1射到1M ，经1M 反射后，透过2G ，在1G 的半透膜上反射到达E ；反射光2射到2M ，经2M 反射后，透过1G 射向E 。两束光在玻璃中的 光程相等。当观察者从E 处向1G 看去时，除直接看到2M 外还可以看到1M 的像1 M 。于是1、2
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
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
一、实验目的 1、掌握迈克尔逊干涉仪的调节方法并观察各种干涉图样。 2、区别等倾干涉、等厚干涉和非定域干涉，测定 He-Ne 激光波长 二、实验仪器 迈克尔逊干涉仪、 He-Ne 激光器及光源、小孔光阑、扩束镜（短焦距会聚镜）、毛玻璃屏等。 （图一） （图二） 三、实验原理 ①用 He-Ne 激光器做光源，使激光通过扩束镜会聚后发散，此时就得到了一个相关性很好的点光源，射到分光板 P1和 P2上后就将光分成了两束分别射到 M1 和 M2 上，反射后通过 P1 、 P2 就可以得到两束相关光，此时就会产生干涉条纹。 ②产生干涉条纹的条件，如图 2 所示， B 、 C 是两个相干点光源，则到 A 点的光程差δ =AB-AC=BCcosi , 若在 A 点出产生了亮条纹，则δ =2dcosi=k λ (k 为亮条纹的级数 ) ，因为 i 和 k 均为不可测的量，所以取其差值，即λ =2 Δ d/ Δ k。 四、实验步骤 1、打开激光电源，先不要放扩束镜，让激光照到分光镜 P1 上，并调节激光的反射光照射到激光筒上。 2、调节 M2 的位置使屏上两排光中最亮的两个光点重回，并调至其闪烁。 3、将扩束镜放于激光前，调节扩束镜的高度和偏角，使光能照在 P1分光镜上，看显示屏上有没有产生同心圆的干涉条纹图案。没有的话重复 2 、 3 步骤，直到产生同心圆的干涉条纹图案。 4、微调 M2是干涉图案处于显示屏的中间。 5、转动微量读数鼓轮，使 M1 移动，可以看到中心条纹冒出或缩进，若看不到此现象，先转动可度轮，再转动微量读数鼓轮。记下当前位置的读数 d0 ，转动微量读数鼓轮，看到中心条纹冒出或缩进 30 次则记一次数据，共记录 10 次数据即 d0、 d1 (9)
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）
实验全站仪的认识与使用 1.目的和要求 (1)熟悉全站仪的构造。 (2)熟悉全站仪的操作界面及作用。 (3)掌握全站仪的基本使用。 2.计划与仪器工具 (1)实验时数为2学时。每组4-6人。 (2)每组配备全站仪1台，棱镜1块，伞1把。自备2H铅笔。 3.方法与步骤 (1)全站仪的认识 全站仪由照准部、基座、水平度盘等部分组成，采用编码度盘或光栅度盘，读数方式为电子显示。有功能操作键及电源，还配有数据通信接口。 (2)全站仪的使用（以拓普康全站仪为例进行介绍） 1)测量前的准备工作 ①电池的安装,注意测量前电池需充足电,把电池盒底部的导块插入装电池的导孔,按电 池盒的顶部直至听到“咔嚓”响声。向下按解锁钮，取出电池。 ②仪器的安置。在实验场地上选择一点，作为测站，另外两点作为观测点,将全站仪安置于点，对中、整平,在两点分别安置棱镜。 ③竖直度盘和水平度盘指标的设置。竖直度盘指标设置,松开竖直度盘制动钮，将望远镜纵转一周（望远镜处于盘左，当物镜穿过水平面时），竖直度盘指标即已设置,随即听见一声鸣响，并显示出竖直角。水平度盘指标设置,松开水平制动螺旋，旋转照准部360°，水平度盘指标即自动设置。随即一声鸣响，同时显示水平角。至此，竖直度盘和水平度盘指标已设置完毕。注意：每当打开仪器电源时，必须重新设置仪器的指标。 ④调焦与照准目标。操作步骤与一般经纬仪相同，注意消除视差。 2)角度测量 ①首先从显示屏上确定是否处于角度测量模式，如果不是，则按操作转换为角度测量模式。 ②盘左瞄准左目标A,按置零键，使水平度盘读数显示为0°00′00〃，顺时针旋转照准部，瞄准右目标B，读取显示读数。 ③同样方法可以进行盘右观测。 ④如果测竖直角，可在读取水平度盘的同时读取竖盘的显示读数。 3)距离测量 ①首先从显示屏上确定是否处于距离测量模式，如果不是，则按操作键转换为距离测量模式。 ②照准棱镜中心，这时显示屏上能显示箭头前进的动画，前进结束则完成距离测量，得出距离，HD为水平距离，VD为倾斜距离。 4)坐标测量 ①首先从显示屏上确定是否处于坐标测量模式，如果不是，则按操作键转换为坐标模式。 ②输入本站点O点及后视点坐标，以及仪器高、棱镜高。 ③瞄准棱镜中心，这时显示屏上能显示箭头前进的动画，前进结束则完成坐标测量，得出点的坐标。
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
“迈克尔逊干涉仪”实验报告 【引言】 迈克尔逊干涉仪是美国物理学家迈克尔逊(A.A.Michelson)发明的。1887年迈克尔逊和莫雷(Morley)否定了“以太”的存在，为爱因斯坦的狭义相对论提供了实验依据。迈克尔逊用镉红光波长作为干涉仪光源来测量标准米尺的长度，建立了以光波长为基准的绝对长度标准，即1m=1 553 164．13个镉红线的波长。在光谱学方面，迈克尔逊发现了氢光谱的精细结构以及水银和铊光谱的超精细结构，这一发现在现代原子理论中起了重大作用。迈克尔逊还用该干涉仪测量出太阳系以外星球的大小。 因创造精密的光学仪器，和用以进行光谱学和度量学的研究，并精密测出光速，迈克尔逊于1907年获得了诺贝尔物理学奖。 【实验目的】 （1）了解迈克尔逊干涉仪的原理和调整方法。 （2）测量光波的波长和钠双线波长差。 【实验仪器】 迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、钠光灯、扩束镜 【实验原理】 1.迈克尔逊干涉仪结构原理 图1是迈克尔逊干涉仪光路图，点光源 S发出的光射在分光镜G1，G1右表面镀有半 透半反射膜，使入射光分成强度相等的两束。 反射光和透射光分别垂直入射到全反射镜M1 和M2，它们经反射后再回到G1的半透半反射 膜处，再分别经过透射和反射后，来到观察区 域E。如到达E处的两束光满足相干条件，可 发生干涉现象。 G2为补偿扳，它与G1为相同材料，有 相同的厚度，且平行安装，目的是要使参加干 涉的两光束经过玻璃板的次数相等，波阵面不会发生横向平移。 M1为可动全反射镜，背部有三个粗调螺丝。 M2为固定全反射镜，背部有三个粗调螺丝，侧面和下面有两个微调螺丝。 2.可动全反镜移动及读数 可动全反镜在导轨上可由粗动手轮和微动手轮的转动而前后移动。可动全反镜位置的读数为： ××.□□△△△ (mm) （1）××在mm刻度尺上读出。
全站仪测量实习报告 姓名： 学号： 日期： 一、实习目的 一方面是为了验证课堂理论、巩固和深化课堂所学知识，另一方面是为了掌握全站仪的操作方法、掌握全站仪和计算机之间进行数据传输的方法、掌握将测量数据转换成图的方法。 二、实习内容 测量**校区局部较平坦地区，并利用软件成图。 三、实习组织 （1）实习时间：7天（7月8号至7月14号） （2）组织：B-1组 四、实习设备 每组借全站仪1台，数据电缆1根，脚架2个，棱镜杆1根，棱镜2个，钢卷尺1卷；另外需自备：太阳伞、铅笔、橡皮、草图用纸等。 五、实习方法及步骤 1．野外数据采集 首先在校园内选择控制点位置，然后从从已知坐标的控制点开
始，安置全站仪对中整平，量取仪器高，建立控制点坐标文件，并输入坐标数据，然后根据导线通过后视依次建立和获取各个控制点的坐标，接下来根据每一个控制点对其周围的地物进行坐标测量，并且绘制草图，标记各个坐标与其相应的地物点的联系。在整个过程中，要及时检查数据的正确性，一旦发现错误，要立即更改。 2．全站仪数据传输 先利用数据传输电缆将全站仪与电脑进行连接，然后运行数据传输软件、进行数据传输、进行数据格式转换。将传输到计算机中的数据转换成内业处理软件能够识别的格式。 3、计算机成图 参照草图，在计算机内业成图软件中绘制相应地物，整饰完后保存。 六、注意事项 1、开工前应检查仪器箱背带及提手是否牢固; 2、开箱后提取仪器前,要看准仪器在箱内放置的方式和位置,装卸仪器时,必须握住提手,切不可拿仪器的镜筒,否则会影响内部固定部件,降低仪器的精度。仪器用毕,先盖上物镜罩,并擦去表面的灰尘。装箱时各部位要放置妥帖; 3、在作业前应作好准备工作，将全站仪的电池充足电。 4、在阳光照射下观测,应给仪器打伞,并带上遮阳罩。在阴雨天气进行作业时,也应打伞遮雨,以免影响观测精度; 5、当测站之间距离较远,搬站时应将仪器电源关闭后卸下,再装箱背着
测量空气折射率实验报告 一、 实验目的： 1.进一步了解光的干涉现象及其形成条件，掌握迈克耳孙干涉光路的原理和调节方法。 2.利用迈克耳孙干涉光路测量常温下空气的折射率。 二、 实验仪器： 迈克耳孙干涉仪、气室组件、激光器、光阑。 三、 实验原理： 迈克尔逊干涉仪光路示意图如图1所示。其中，G 为平板玻璃，称为分束镜，它的一个表面镀有半反射金属膜，使光在金属膜处的反射光束与透射光束的光强基本相等。 M1、M2为互相垂直的平面反射镜，M1、M2镜面与分束镜G 均成450角； M1可以移动，M2固定。2 M '表示M2对G 金属膜的虚像。 从光源S 发出的一束光，在分束镜G 的半反射面上被分成反射光束1和透射光束2。光束1从G 反射出后投向M1镜，反射回来再穿过G ；光束2投向M2镜，经M2镜反射回来再通过G 膜面上反射。于是，反射光束1与透射光束2在空间相遇，发生干涉。 由图1可知，迈克尔逊干涉仪中，当光束垂直入射至M1、M2镜时，两束光的光程差δ为 )(22211L n L n -=δ （1） 式中，1n 和2n 分别是路程1L 、2L 上介质的折射率。 M 2M 图1 迈克尔逊干涉仪光路示意图
设单色光在真空中的波长为λ，当 ,3 ,2 ,1 ,0 ,==K K λδ （2） 时干涉相长，相应地在接收屏中心的总光强为极大。由式（1）知，两束相 干光的光程差不但与几何路程有关，还与路程上介质的折射率有关。 当1L 支路上介质折射率改变1n ?时，因光程的相应改变而引起的干涉条纹的 变化数为N 。由（1）式和（2）式可知 1 12L N n λ = ? （3） 例如：取nm 0.633=λ和mm L 1001=，若条纹变化10=N ，则可以测得 0003.0=?n 。可见，测出接收屏上某一处干涉条纹的变化数N ，就能测出光路 中折射率的微小变化。 正常状态（Pa P C t 501001325.1,15?==）下，空气对在真空中波长为 nm 0.633的光的折射率00027652.1=n ，它与真空折射率之差为 410765.2)1(-?=-n 。用一般方法不易测出这个折射率差，而用干涉法能很方便地测量，且准确度高。 四、 实验装置： 实验装置如图2所示。用He-Ne 激光作光源（He-Ne 激光的真空波长为 nm 0.633=λ），并附加小孔光栏H 及扩束镜T 。扩束镜T 可以使激光束扩束。小孔光栏H 是为调节光束使之垂直入射在M1、M2镜上时用的。另外，为了测量空气折射率，在一支光路中加入一个玻璃气室，其长度为L 。气压表用来测量气室内气压。在O 处用毛玻璃作接收屏，在它上面可看到干涉条纹。 图2 测量空气折射率实验装置示意图 气压表
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）
实验三认识全站仪 实验时间：2016年11月21日星期一 实验地点：校庆广场 实验目的： （1）认识并且熟习全站仪的应用步骤； （2）了解全站仪的零部件和构造：a.手柄，b.粗瞄准镜，c.物镜，d.水平制动螺旋，e.水平微动螺旋，f.整平脚螺旋，g.基座固定钮，h.显示屏，i.键盘，j.光学对中器，k.望远镜把手，l.目镜调焦螺旋，m.仪器中心标志，n.目镜，o.数据通信接口，p.底板，q.圆水准校正螺旋，r.圆水准器，s.键盘，t.管水准器，u.垂直微动螺旋，v.垂直制动螺旋，w.望远镜调焦螺旋，x.电池NB-3D，y.电池锁紧杆；（3）全站仪的基本测量：角度测量（水平角设置，竖直角显示变换，角度单位变换，自动改正视准轴误差、横轴误差和指标差，竖轴倾斜的自动补偿）、距离测量（全站仪具有光电测距仪的测距系统，除了能测量仪器至反射棱镜的距离外，还可以根据全站仪的类型、反射棱镜的数目和气象条件，改变其最大测距，以满足不同的测量目的和作业要求，测距模式的变换，可以设置测距精度，各种改正功能，斜距归算功能）； （4）坐标测量和放样（设站，坐标测量和放样）。 实验步骤:做闭合导线测量； （1）选址（场地面积足够大，有至少两个已知点，地面最好比较平坦、坚硬）；
（2）找点（找至少四个点并且每两个点之间的距离不少于30米闭合，其中一个已知点作为其中的一个点）； （3）架好仪器并且整平； （4）测点。 实验总结：认识了全站仪的结构与部件，学会了全站仪的基本操作。全站仪的使用需要团队之间的合作，通过这次试验促进了我们之间的默契，加强了团结意识，加深了团队精神。实验中我们也经历了一些失败与挫折，但是通过我们的合作与请教老师，我们解决了全部的问题，增长了知识与技能。总之，这次试验我受益匪浅。
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。
迈克尔逊干涉仪（实验报告） 一、实验目的 1、掌握迈克尔逊干涉仪的调节方法并观察各种干涉图样。 2、区别等倾干涉、等厚干涉和非定域干涉，测定He-Ne 激光波长 二、实验仪器 迈克尔逊干涉仪、He-Ne 激光器及光源、小孔光阑、扩束镜（短焦距会聚镜）、毛玻璃屏等。 （图一） （图二） 三、实验原理 P He-Ne 激光器做光源，使激光通过扩束镜会聚后发散，此时就得到了一个相关性很好的点光源，射到分光板①用1上后就将光分成了两束分别射到M1 和M2 上，反射后通过P1 、P2 就可以得到两束相关光，此时就会产生P和2干涉条纹。 ②产生干涉条纹的条件，如图2 所示，B 、C 是两个相干点光源，则到A 点的光程差δ=AB-AC=BCcosi , 若在 A 点出产生了亮条纹，则δ=2dcosi=k λ(k 为亮条纹的级数) ，因为i 和k 均为不可测的量，所以取其差值，即λ=2 Δd/ Δk? 。 四、实验步骤 1、打开激光电源，先不要放扩束镜，让激光照到分光镜P1 上，并调节激光的反射光照射到激光筒上。 2、调节M2 的位置使屏上两排光中最亮的两个光点重回，并调至其闪烁。 3、将扩束镜放于激光前，调节扩束镜的高度和偏角，使光能照在P 分光镜上，看显示屏上有没有产生同心圆的干涉1条纹图案。没有的话重复2 、3 步骤，直到产生同心圆的干涉条纹图案。 4、微调M 是干涉图案处于显示屏的中间。2 5、转动微量读数鼓轮，使M1 移动，可以看到中心条纹冒出或缩进，若看不到此现象，先转动可度轮，再转动微量读数鼓轮。记下当前位置的读数d0 ，转动微量读数鼓轮，看到中心条纹冒出或缩进30 次则记一次数据，共记录10 次、d …d 。d数据即901 6、关闭激光电源，整理仪器，处理数据。 五、实验数据处理 数据记录： kd64.28079mm 0 0 64.29275mm kd1 1 64.30488mm kd 22 64.31539mm kd3 3 64.32544mm kd4 4