核物理實(shí)驗(yàn)講義

pp實(shí)驗(yàn)1：核衰變統(tǒng)計(jì)規(guī)律實(shí)目．了解并驗(yàn)證原子核衰及放射性計(jì)數(shù)的統(tǒng)計(jì)性。．了解統(tǒng)計(jì)誤差的意義把握計(jì)算統(tǒng)計(jì)誤差的方式。．學(xué)習(xí)查驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的布類型的方式。內(nèi)1．同條件下，對(duì)某射源進(jìn)行重復(fù)測(cè)量。畫出放射性計(jì)數(shù)的頻率直方圖，并于理論正態(tài)散布曲線作比較。2．同條件下，對(duì)本進(jìn)行重復(fù)測(cè)量，畫出本底計(jì)數(shù)的頻率散布圖，并與理論泊松散布圖作比較。．用ｘ2查查驗(yàn)放射性數(shù)的統(tǒng)計(jì)散布類型。原在重復(fù)的放射性測(cè)量中，即便維完全相同的實(shí)驗(yàn)條件，每次的測(cè)量結(jié)果并非完全相同，而是圍繞著其平均值下漲落，有時(shí)乃至有專門大的不同。這種現(xiàn)象就叫做放射性計(jì)數(shù)的統(tǒng)計(jì)性。放射性數(shù)的這種統(tǒng)計(jì)性反映了放射性原子核衰變本身固有的特性，與利用的測(cè)量?jī)x器及技無關(guān)。1.核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)放射性原子核衰變的統(tǒng)計(jì)散布能依照數(shù)理統(tǒng)計(jì)散布的理論來推導(dǎo)。放射性原子核衰變的進(jìn)程是一個(gè)彼此獨(dú)立此無關(guān)的進(jìn)程，即每一個(gè)原子核的衰變是完全獨(dú)立的，和別的原子核是不是衰變沒關(guān)系，而且哪個(gè)原子核先衰變，哪個(gè)原子核后衰退變也純屬偶然的，并無必然的順，因此放射性原子核的衰變能夠看成是一種伯努里實(shí)驗(yàn)問題。設(shè)時(shí)射性原子核的總數(shù)是

N

，在時(shí)內(nèi)有部核生了衰變。已知任何一個(gè)核在t刻內(nèi)衰退變概率為,不變概qp

，λ是該放射性原子核衰變常數(shù)。利用二項(xiàng)式散布能夠取得在t刻內(nèi)有個(gè)核發(fā)生衰變的概率P(n)為

22!(n)0(1()!!0

)

n

(e

)

N

（1）在t時(shí)內(nèi)，衰變掉的粒子平均數(shù)為N(100

（2）其相應(yīng)的均方根差為

=

pq(1p)0

12

（3）假設(shè)

t

，即時(shí)刻t遠(yuǎn)衰期小，這時(shí)可化為

m（4）N

老是一個(gè)專門大的數(shù)量，而且若知足

t

，那么二項(xiàng)式散布能夠簡(jiǎn)化為泊松散布，因?yàn)樵诙?xiàng)式散中，

N

不小于100，p不的情泊散布能專門好的近似于二項(xiàng)式散在nP()n!

（5）在泊松散布中,n的范圍為所有的整數(shù)0,1,2,3…),而且在n=m周時(shí)P(n)有一極大值當(dāng)m較時(shí)散不對(duì)稱,m較時(shí)散趨于對(duì)稱20時(shí)松散布一樣就可用正態(tài)（高斯）布來代替。P)

)2

2（6）式中

，P）是在n的概率密度值。此刻咱們分析在放射性測(cè)量中，數(shù)值的統(tǒng)計(jì)散布。原子核衰變的統(tǒng)計(jì)現(xiàn)象服從的泊松散布和正態(tài)散布也適用計(jì)數(shù)的統(tǒng)計(jì)散布，因此，只需將散布公式中的放射性核的衰變數(shù)n改換成計(jì)數(shù)N衰變掉粒子的平均數(shù)m改計(jì)平均值M就

夠夠了。MNP()!

M（7）(N)

12

e

()2

（8）式2M，M值時(shí)，由于N值此值的概率較大

可用某一次計(jì)數(shù)值N來，因此

N

。由于核衰變的統(tǒng)計(jì)性，咱們?cè)谙鄺l件下作重復(fù)測(cè)量時(shí)，每次測(cè)量結(jié)果并非相，小圍平M一個(gè)漲落，其漲落大小能夠用均方根差

N

來表示。由（）式能夠看出，正散布決定于平均值M均方差這兩個(gè)參數(shù)，它對(duì)稱于NM。

M0,

，這種散布稱為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)散布。樣的概率統(tǒng)計(jì)書[給出的正態(tài)散布數(shù)值表都是應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)散布的。

2222計(jì)數(shù)處于

內(nèi)的概率為P()

1

e

)2

為了計(jì)算方便，需作如下的變量換（稱標(biāo)準(zhǔn)化

則P()dN

e2

2

2

e

2

而

0

e

2

稱為正態(tài)散布概率積分。若是咱們對(duì)某一放射源進(jìn)行多次復(fù)測(cè)量一組數(shù)據(jù)平為

N

那末計(jì)數(shù)值N落

（即

N

N

）范圍內(nèi)的概率為

2NN2NN、N

(

N

12

(N)2

dNN用變量

N

N來置換之，并查表，上式即為

2

e

1z2

這確實(shí)是說，在某實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)單次測(cè)量，若是計(jì)數(shù)值為N

1

N

1

來自一個(gè)正態(tài)散布整體咱們能夠說落

N

（即

N

）內(nèi)的概率，或反過來講，在

N

范圍內(nèi)包括真值的概率%實(shí)質(zhì)上，從態(tài)散布的特點(diǎn)來看，由于顯現(xiàn)概率較大的計(jì)數(shù)值平均值的誤差較小，因此咱們能夠用N

1

來代替N。于單次測(cè)量值N

1

,能似地說，在1

1

范圍內(nèi)包括真值的概率是%此用單次測(cè)量值就大體上確信了真值所在范圍，這種于放射性衰退變的統(tǒng)計(jì)性而引發(fā)的誤差，叫做統(tǒng)計(jì)誤。放射性統(tǒng)計(jì)漲落服從正態(tài)散布，因此用均方根差（也稱標(biāo)準(zhǔn)誤差）

N

來表示。當(dāng)采納標(biāo)準(zhǔn)誤差表示放性的單次測(cè)量值N

時(shí)，那么能夠表示為

N

。理統(tǒng)計(jì)的術(shù)語來講，%為“置信概率”（或叫做“置信”“信間即N而當(dāng)置信區(qū)間取為N

時(shí)，相應(yīng)的置信概率那么%%2.查放射性衰變是不是符合于正態(tài)散或泊松散布，由一組數(shù)據(jù)的頻率直方圖或頻率散布圖與理論正態(tài)散布或泊松布作比較，能夠取得一個(gè)感性的熟悉，而查法那么提供一種較精準(zhǔn)的判別準(zhǔn)么。它的大體思想是比較被測(cè)對(duì)象應(yīng)有的一種理論散布和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)散布之間的不同然后從某種概率意義上來講明這種不同是不是顯著。若是不同顯著，說明測(cè)量數(shù)有問題，反之，那么以為不同在某種概率意義上不

顯著，測(cè)量數(shù)據(jù)正常。設(shè)對(duì)某一放射源進(jìn)行重復(fù)測(cè)量取了K值，對(duì)他們進(jìn)行分組，分組序號(hào)用j表，一二、3…h(huán)，

2

hj

(ff')jjf'j

2f其中代組數(shù)，j表組的實(shí)際觀測(cè)次數(shù)，

f

'j

為依照理論散布計(jì)算取得的各組理論次數(shù)。求理論次數(shù)的式是：從正態(tài)散布概率積分?jǐn)?shù)值表上查出各區(qū)間的概率，再將它乘以總次數(shù)。能夠證明，統(tǒng)計(jì)量近似地服從散，且其自由度是h-l-1那個(gè)地址是在計(jì)算理論次數(shù)時(shí)所用的參數(shù)個(gè)數(shù)。對(duì)正態(tài)散布，自由度為h-3，于泊松散布，自由度為h-2統(tǒng)量

能夠用來衡量實(shí)測(cè)散布與理論散布之間有無明顯的不同用驗(yàn)時(shí)求次數(shù)不小于任組的理論次數(shù)不小于最在10以不然能夠?qū)⒔M適本地歸并以增加f

j

。比較的方式是先選取一個(gè)任意給定的小概

，稱為顯著性水平，查出對(duì)應(yīng)的

值，比較計(jì)算量

和2的小來判定拒絕或同意理論散布這判定是在某一顯性水平上出來的。例如關(guān)于某一服從泊松散布的數(shù)據(jù)，其計(jì)數(shù)平均值為計(jì)算統(tǒng)計(jì)量=13，自由度是9如取顯著性水平時(shí),查表取得=,因?qū)嵢〉?/p>

=,因此以為組數(shù)據(jù)服從泊松散布。裝

、、、…、、、、…、、步1．按框圖連接各儀器設(shè)備，并用自動(dòng)定標(biāo)器的自檢信號(hào)查驗(yàn)儀器是不是處于正常工作狀態(tài)。2．測(cè)計(jì)數(shù)管坪曲線選計(jì)管的適合工作電壓適合的計(jì)數(shù)率等實(shí)驗(yàn)條件，重復(fù)進(jìn)行至少100次以上的獨(dú)立量，并算出這組數(shù)據(jù)的平均值。3．測(cè)本底散布，測(cè)量次數(shù)為100次上，并算出其平均值。結(jié)分及據(jù)置1．作率直方圖把一組測(cè)量數(shù)據(jù)按必然區(qū)間分組統(tǒng)計(jì)測(cè)量結(jié)果出此刻各區(qū)間內(nèi)的次數(shù)k或率/總次數(shù)(K)，以次數(shù)或率/K作縱坐標(biāo)，以測(cè)量值為橫坐標(biāo)，如此作出的圖形在統(tǒng)計(jì)上稱為頻率直方圖，見圖3。率直方圖能夠形象地說明數(shù)據(jù)的散布狀況。為了便于與理論散布曲線作比較，建議在作頻率直方圖時(shí)，將平均值置于組中央來分組，組距為/2，此各組的分點(diǎn)是13N4而各組的中間值為

~~NN

、……

3．計(jì)3．計(jì)測(cè)量數(shù)據(jù)落在、2．配相應(yīng)的理論正態(tài)散布曲線。~N

、

N

范圍內(nèi)的頻率。4．別用單次測(cè)量值和平均值來表示測(cè)到的放射源的計(jì)數(shù)值。5．對(duì)組數(shù)據(jù)進(jìn)行

查驗(yàn)。6．作本底的實(shí)驗(yàn)頻率散布及其對(duì)應(yīng)的理論泊松散布圖對(duì)此作單次測(cè)量值表示本底的計(jì)數(shù)值。試題

查驗(yàn)以1．什是放射性原子核衰變的統(tǒng)計(jì)性？它服從什么規(guī)律？2．σ物理意義是什么?以單測(cè)量值來表示放射性測(cè)量值時(shí)，什么緣故NN

，其物理意義是什么？3．什緣故說以多次測(cè)量結(jié)果的平均值來表示放射性測(cè)量值時(shí)，其精準(zhǔn)度要比單次測(cè)量值高？參考資料[1]復(fù)大學(xué)、清華大學(xué)、北京大學(xué)合編，原子核物理實(shí)驗(yàn)方式（上冊(cè)，原子能出版社，1981年[2]復(fù)大學(xué)、清華大學(xué)、北京大學(xué)合編，原子核物理實(shí)驗(yàn)方式（下冊(cè)2，原子能出版社，1981年[3]林官，基礎(chǔ)概率與數(shù)理統(tǒng)計(jì)，第五章及附錄，人民教育出版社年[4]RadiationDetection,Ghapter3,2ed.,McGraw-Hilllnc.,NewYork,1964.

（陳迎棠）實(shí)驗(yàn)2：驗(yàn)證距離方反比率實(shí)目1．學(xué)會(huì)如實(shí)驗(yàn)精度要求選擇量時(shí)刻。2．學(xué)會(huì)用現(xiàn)行最小二乘法擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證距離平方反比律。內(nèi)1．改變測(cè)器與放射源之間的離量各相應(yīng)位置的計(jì)數(shù)率取必然精

ss度要求的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。2．用等度線性最小二乘法處實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)射強(qiáng)度隨距離的轉(zhuǎn)變規(guī)律平反比律。原在放射性測(cè)量中，為取得必然精度的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，必需依照放射源及本底計(jì)數(shù)率的實(shí)際情形，結(jié)合某些客觀條件（如探測(cè)器效率及測(cè)量時(shí)刻的限制確適當(dāng)?shù)臏y(cè)量方案；為了取得靠得住的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，還需要進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處置。咱們將通過本實(shí)驗(yàn)作有關(guān)的大體訓(xùn)練。1.

射線強(qiáng)度隨距離的轉(zhuǎn)變關(guān)系——平方反比律設(shè)有一點(diǎn)源(指源的線度與源到看點(diǎn)的距離相較很小),各方向均勻地發(fā)射光子。假設(shè)單位時(shí)刻發(fā)射的光子數(shù)為，那么在以點(diǎn)源為球心，以R為徑的球面上，單位時(shí)刻內(nèi)將有個(gè)子穿過（設(shè)空間內(nèi)無輻射之吸收與散射等，離源R處，單位時(shí)刻、單位面積上過的光數(shù)為：I042

（1）（1）式中，C平方反比律。

N

，關(guān)于必然活度的源C是數(shù)可見I，即距離R2顯然假設(shè)在測(cè)量中測(cè)的敏體積始終位于源對(duì)探測(cè)器所張的立體角內(nèi)時(shí)，測(cè)得的凈計(jì)數(shù)率n也與2'n

成反比。即有

（2）（2）式中C

為常數(shù)。因此，驗(yàn)證平方反比律的問題在實(shí)驗(yàn)上就歸結(jié)為測(cè)量n與R的關(guān)系。如何才能在必然的實(shí)條件下，在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)時(shí)刻內(nèi)，取得知足精度要求的數(shù)據(jù)呢？下面就此進(jìn)行討論。2.依實(shí)驗(yàn)精度要求合理分派計(jì)數(shù)時(shí)刻在每次測(cè)量的計(jì)數(shù)中都包括有本底計(jì)而且在本實(shí)驗(yàn),著距離R的同本底計(jì)數(shù)在測(cè)量的計(jì)數(shù)中占的比例也不同。設(shè)在t時(shí)內(nèi)測(cè)得源加本底的共計(jì)數(shù)為；s在t

b

時(shí)刻內(nèi)測(cè)得本底計(jì)數(shù)為

，那么源的凈計(jì)數(shù)n為sbtsb

1nb1nb（3）共計(jì)數(shù)率

s

與本底計(jì)數(shù)率

的標(biāo)準(zhǔn)誤不同離為

,

b

：

Nstt

（4）

Nt

nt（5）依照誤差傳遞公式，凈計(jì)數(shù)率n的準(zhǔn)誤差

n

及相對(duì)誤差

別離為：nb

12

nttb

)

12（）

n

nt

nt

)

/(n)b因此，凈計(jì)數(shù)率的結(jié)果可表示為：sb2tt

（）（8）或

n

)n

t

btb

)

12

/()]

（）

為了減少n的差應(yīng)增加t

與t

b

能夠證明當(dāng)總測(cè)量時(shí)刻t

b

一按時(shí)在t

與t

b

間作適當(dāng)分派，將取得最小的測(cè)量誤差。換句話說，在必然的誤差要求下，只要

sn2sn2t

與t

b

分派合理，那么總測(cè)量時(shí)刻將最省。那個(gè)最正確時(shí)刻分派可依照

d

求出，其結(jié)果是：tt

b

nnb

（10）例如，假設(shè)=400/分，=25/分那么s

t400t

。當(dāng)總測(cè)量時(shí)刻限制為20分時(shí)取t與t別為16分鐘與分鐘適合種時(shí)刻分派可得最小誤差。t依照（10）式作成刻曲線，如圖，能夠方便地查出，求法是：由左側(cè)刻線查tb到n，邊刻線查到n，于點(diǎn)連一直線，該直線與中間刻線之交點(diǎn)即為所求。將10）式代入7）式，并令果的相對(duì)方差為：

nrT,nb

取得最正確時(shí)刻分派下測(cè)量結(jié)

2min

1)Q(r2Tb

（11）其中優(yōu)質(zhì)因子：

12)nr2b

(12)在本實(shí)驗(yàn)中，源的凈計(jì)數(shù)率n隨與計(jì)數(shù)器間距R的加而專門快衰減；本底計(jì)數(shù)率n

隨R的轉(zhuǎn)變那么不大。因此，對(duì)應(yīng)于不同的R，

s

與n

的比例將不同，求出相應(yīng)的T，分派t

與t

b

，以取得給定精度下的測(cè)量數(shù)據(jù)。3.用精度最小二乘法處置數(shù)據(jù)為驗(yàn)證

n

CR

可先假設(shè)有：

C'Rm

（13）

''''iii式中C'，m待定常數(shù)。若是依如實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)定出的，么方反比律得以驗(yàn)證。為了便于為m，上式兩頭取對(duì)數(shù)，得：㏒㏒-m㏒R（14）令y=㏒n，x=㏒R，那么y與x呈性關(guān)系：yax（15）其中b=㏒，a=-m，式代表?xiàng)l直線，求得該直線的斜率a，便知m。在實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于某距離R，測(cè)得

n

i

；相應(yīng)可有x(iii

。依照這k個(gè)點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)，能夠用簡(jiǎn)便的作圖法求a、b亦可用線性最小二乘法求解a、b，實(shí)驗(yàn)要求對(duì)各點(diǎn)作等精度測(cè)量可以下各式求出與其標(biāo)準(zhǔn)誤差

a

與

b

：ky)]/[k2)]iiiiiiiiiii（16）)(2)y)()]/[k)2]iiiiiiiiiiii

i（17）k)ayii

2

]

（ii18）b

2/[kx2)yiii

2

]

（iii19）（18）及（19）式中的

為的方差，可由下式求出：

y

1d2(ykki

（20）裝實(shí)驗(yàn)裝置方框圖見圖2。

??閃爍探頭裝置，F(xiàn)J367，1個(gè)；自動(dòng)定標(biāo)器FH408臺(tái)；放射源，mCi級(jí)Co（；探頭移動(dòng)支架（附標(biāo)尺套。步1．按2連儀器，預(yù)熱儀器使裝置處于正常工作狀態(tài)。2．選探測(cè)器工作電壓。3．粗?jǐn)?shù)據(jù)并擬定等精度測(cè)量方案：于每一固定的距離R粗測(cè)n與，算r

sb

，并按精度

n

的要求，打算總測(cè)量時(shí)刻T及正確分派時(shí)刻t

與t。4．按驟3擬的驗(yàn)方案，測(cè)量計(jì)數(shù)率隨距離的轉(zhuǎn)變。5．將驟4的據(jù)表、作圖，并給出平方反比律驗(yàn)證結(jié)果。（1）列凈計(jì)數(shù)率n隨離R轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)表。（2）列l(wèi)ogn-logR的據(jù)表，并在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上作圖，標(biāo)出各點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)誤差。用作圖法求y=ax+b的參數(shù)、b（3）用最小二乘法求參數(shù)a及σσ。注意：假設(shè)處置數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)覺可疑值，必需應(yīng)用一種判據(jù)來判定取舍。在刪除可疑值后，從頭求出a、b及σ與σ。（4）進(jìn)行變量逆換算，得出公式試題

CRm

，對(duì)誤差進(jìn)行分析。1．G-M計(jì)管不用鉛室時(shí)，本底計(jì)數(shù)率為每分鐘40次用鉛室時(shí)，本底計(jì)數(shù)率降到每分鐘25次。某次作弱放射性測(cè)量，源加本底的共計(jì)數(shù)只比本底每分鐘多50次。假設(shè)要求相對(duì)誤差為10%，計(jì)算用鉛室比不用鉛室能夠節(jié)省多少測(cè)量時(shí)刻。2.當(dāng)?shù)膬粲?jì)數(shù)率n遠(yuǎn)本計(jì)數(shù)率n大即n）式可簡(jiǎn)化為

?R2?R2

2n

1nTs

。試估量，當(dāng)r等于多大時(shí)，用此近似公式與（11）計(jì)算出的總b測(cè)量時(shí)刻T方在1%的誤差之相符。3.假按等間距轉(zhuǎn)變測(cè)量各點(diǎn)計(jì)數(shù)率，并假定已由實(shí)驗(yàn)測(cè)得某個(gè)距離之計(jì)1率n及n，試依照n的律粗略量等精度測(cè)量時(shí)各點(diǎn)所需之測(cè)量時(shí)刻。4.

粒子或

粒子的強(qiáng)度隨距離轉(zhuǎn)變的規(guī)律是不是遵守平方反比關(guān)系？假設(shè)本實(shí)驗(yàn)利用

U源，需采取什么方法？參考資料復(fù)旦大學(xué)、清華大學(xué)、北京大學(xué)合編，原子核物理實(shí)驗(yàn)方式（上冊(cè)第章第二節(jié)、第三節(jié)；下冊(cè)第十八章，第五節(jié)，原子能出版社1981年（曾昭地）實(shí)驗(yàn)3：伽馬射線的收實(shí)目1．了射在物質(zhì)中的吸收律。2．測(cè)射在不同物質(zhì)中的收系數(shù)。3．學(xué)正確安排實(shí)驗(yàn)條件的方式。內(nèi)1．選擇好的實(shí)驗(yàn)條件，測(cè)量Co（或Cs的射線在一組吸收片（鉛、銅、或鋁）中的吸收曲線，并由半吸收厚度定出線性吸收系數(shù)。

xxx02．用最二乘直線擬合的方式線性吸收系數(shù)。原

1．窄在質(zhì)中的衰減律射線與物質(zhì)發(fā)生彼此作歷時(shí)，要緊有三種效應(yīng)：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)（當(dāng)

射線能量大于時(shí),才有可能產(chǎn)生電子對(duì)效應(yīng)準(zhǔn)直成平行束的

射線，通常稱為窄束

射線。單能的窄束

射線在穿過物質(zhì)時(shí)，其強(qiáng)度就會(huì)減弱，這種現(xiàn)象稱為的收。強(qiáng)度的衰減服從指數(shù)規(guī)律，即IIe0

r

Nx

I0

（1）其中I,I

別離是穿過物質(zhì)前、后的

射線強(qiáng)度，x

是

射線穿過的物質(zhì)的厚度（單位為cm

r

是三種效應(yīng)截面之和N是收質(zhì)單位體積中的原子數(shù)，

是物質(zhì)的線性吸收系（

Nr

單位為

大反映了物質(zhì)吸收能力的大小。由于在相同的實(shí)驗(yàn)條件下時(shí)的計(jì)數(shù)率n老與該時(shí)刻的

射線強(qiáng)度I成比，因此I與的系也能夠用n與的關(guān)系來代替。由式咱們能夠取得e0

（2）㏑n=㏑n

（3）可見，若是在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制吸收曲線，那末這條吸收曲線確實(shí)是一條直線，該直線的斜率的絕對(duì)值確實(shí)是線性吸收系數(shù)

。

由于

射線與物質(zhì)彼此作用的三種效應(yīng)的截面都是隨入射

射線的能量和收物質(zhì)的原子序數(shù)Z而變，因此單能量的函數(shù)。

射線的線性吸收系數(shù)

是物質(zhì)的原子序數(shù)Z和

（4）式中

、

、

別離為光電、康普頓、電子對(duì)效應(yīng)的線性吸收系數(shù)。其中

ph

ZZ

5

（5）

Z

圖2給出了鉛、錫、銅、鋁對(duì)射線的線性吸收系數(shù)與射線能量的關(guān)系曲線。物質(zhì)對(duì)

射線的吸收系數(shù)也能夠用質(zhì)量吸收系數(shù)

來表示。

現(xiàn)在指數(shù)衰減規(guī)律可表示為I

mm

（6）其中表物質(zhì)的質(zhì)量吸收系數(shù)

(

單位是是物質(zhì)的密度它的單位是g/cm)。x

表示物質(zhì)的質(zhì)量厚度

x

m

x

單/)

。因?yàn)?/p>

NrA

)p（7）式中N是阿佛加德羅常數(shù)，是子核質(zhì)量數(shù)。因此質(zhì)量吸收系數(shù)與物質(zhì)和物理狀A(yù)態(tài)無關(guān)，因此利用質(zhì)量吸收系數(shù)比線性吸收系數(shù)要更方便些。物質(zhì)對(duì)

射線的吸收系數(shù)也經(jīng)常使用“半吸收厚度”表示。所謂“半吸收厚度”確實(shí)是使入射的射強(qiáng)度減弱到一半時(shí)的吸收物質(zhì)的厚度，記作。（）能夠得出d和的系為d1

2

2（8）

ii由此可見,也物質(zhì)的原子序數(shù)Z和射線的能量。度能夠粗略定出

射線能量E

r

的函數(shù)常用半吸收厚由上可知，要求線性吸收系數(shù)時(shí)，能夠由吸收計(jì)算斜率的方式取得，也能夠由吸收曲線圖解求出半吸收厚度從而推算取得。以上兩種方式都是用作圖方式求得線性吸收系數(shù)的，其特點(diǎn)是直觀、簡(jiǎn)單，但誤差比較大。比較好的方式是用最小二乘方式直線擬合來求得線性吸收系數(shù)。關(guān)于一系列的吸收片厚度x

、x

…x

k

（假定

i

沒有誤差算得一系列的計(jì)數(shù)率

iti

,

那個(gè)地址

i

是相應(yīng)于N

i

的測(cè)量時(shí)刻，利用（）式n

則

㏑n=㏑

x令則

y=㏑nyax其中斜率

（即為

）與截距b的算心公式為

[W][Wxn]Wx][lnn][][2]]

[lnn][2]lnn][Wx][][2]]式中

k]xii

（

W

i

表示

ylni

i

的權(quán)重它似。iW的算如下（假定本底不大和本底誤差能夠忽略）iii

i

i

iWi

i

i

N

ia和b的標(biāo)誤差為

[W][W][]Wx][Wx][W][Wx]]

y式中

[Wv]iik

，

vyyii

i

，其中2.關(guān)吸實(shí)驗(yàn)條件的安排上面的討論都是指的窄束射的吸收進(jìn)程。從實(shí)際的實(shí)驗(yàn)條件來看，探測(cè)器記錄下來的脈沖數(shù)可能有五個(gè)來源（見圖4中

（1）

透過吸收物質(zhì)的

射線；（2）

由周圍物質(zhì)散射而進(jìn)入的

射線；（3）

與吸收物質(zhì)發(fā)生小角散射而進(jìn)入的次級(jí)

射線；（4）

在探測(cè)器對(duì)源所張立體角之外的被吸收物質(zhì)散射而進(jìn)入；（5）本底。其中只有第一類射線是咱們要的透射強(qiáng)度，因此選擇良好的實(shí)驗(yàn)條件以減少后四類射線的阻礙，就成為取得準(zhǔn)確結(jié)果的要緊因素。實(shí)驗(yàn)時(shí)要合理的選擇吸收片與放射源，吸收片與探測(cè)器之間的相對(duì)位置以取得良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。裝實(shí)驗(yàn)裝置的示用意見圖5探測(cè)器數(shù)探頭，F(xiàn)J-365一臺(tái)及計(jì)數(shù)管FJ-104一支或（Tl）閃爍計(jì)數(shù)器，F(xiàn)J-367，一個(gè)自動(dòng)定標(biāo)器，F(xiàn)H-408，一臺(tái)；放射源，（Cs）毫居級(jí)1；吸收片，鉛、銅、鋁，假設(shè)干片。步1．調(diào)束裝置，使放射源、準(zhǔn)直、探測(cè)器的中心處在一條直線上。2選吸收片的適合位置使角散射的次級(jí)阻礙較（稱為良好的幾何條件）和阻礙較大（稱為不行的幾何條件）的兩種情形下，各做一條對(duì)鉛材料的收曲線，各點(diǎn)統(tǒng)計(jì)誤差要<（2-3）%

吸3.在好的幾何條件下，做一條對(duì)銅或鋁的<(2-3)%.

吸收曲線，各點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)誤差要求4.測(cè)線在鉛和銅中的吸曲線時(shí)吸片的總厚度應(yīng)不小于三個(gè)半吸收厚度，對(duì)鋁要求不小于兩個(gè)半吸收厚度。試題1．什叫

射線被吸收了？什么緣故說

射線通過物質(zhì)時(shí)沒有確信的射程？2．什樣的幾何布置條件才是良好的幾何條件？在圖所的實(shí)驗(yàn)裝置圖中吸片的位置應(yīng)當(dāng)放在靠近放射源仍是靠近計(jì)數(shù)管的地址？3．試析在不行的幾何條件下，測(cè)出的半吸收厚度是偏大仍是偏??？什么緣故？

4．試本實(shí)驗(yàn)中的本底應(yīng)如何測(cè)量。又本底的誤差應(yīng)如何考慮？5．若事前并非明白射線的量，如何才能合理地選擇每次添加的吸收片厚度，使測(cè)量結(jié)果既迅速，結(jié)果也比較準(zhǔn)確？參考資料[1]復(fù)大學(xué)、清華大學(xué)、北京大學(xué)合編，原子核物理實(shí)驗(yàn)方式（上冊(cè)第章，原子能出版社，1981。[2]E.BleulerandG.J.Goldsmith,ExperimentalNucleonics,,SirIsaacPitman&Sons,Ltd.,1952.[3]王翔，核輻射探測(cè)器及其應(yīng)用，第十五章，科學(xué)出版社1964。（陳迎棠）實(shí)驗(yàn)4：G-M計(jì)數(shù)器實(shí)目1．了解G-M計(jì)器的幾個(gè)大體性能。2.學(xué)正確利用G-M計(jì)器的方式。內(nèi)1．在必然的甄別閾下，測(cè)量G-M計(jì)數(shù)管的坪曲線，確信坪曲線的各個(gè)參量，并確信其工作電壓。2．用示波器法和雙源法測(cè)定計(jì)管裝置的分辨時(shí)刻。3．觀看G-M計(jì)管的工作電壓與輸出脈沖幅度的關(guān)系。原1.G-M計(jì)器是一種氣體探測(cè)器，當(dāng)帶電粒子射入其靈敏體積時(shí)，引發(fā)氣體分子電離電離產(chǎn)生的電子在陽極周的強(qiáng)電場(chǎng)中又引發(fā)一系列碰撞電離觸“自持放電一進(jìn)程產(chǎn)生的電子和正離子向兩極漂移時(shí)，在外電路中就產(chǎn)生脈沖信號(hào)。從G-M計(jì)數(shù)器的工作機(jī)構(gòu)能夠出入射帶粒子僅僅起一個(gè)觸發(fā)放電的作用。G-M計(jì)數(shù)管的輸出電流、電壓信號(hào)與入射粒子的類型及能量無關(guān)，僅由計(jì)數(shù)管本身工作狀態(tài)及輸出回路參量決定。工作電壓愈高，那么使氣體放電終止所需要的電荷量也愈多，因

此輸出的電壓脈沖幅度也愈大。另外，計(jì)數(shù)管輸出脈沖幅度與工作電壓的大小和計(jì)數(shù)管的靈敏體積都有關(guān)系。2.計(jì)管在一次放電后，正離子鞘空間電荷使陽極周圍氣體區(qū)域內(nèi)的電場(chǎng)減弱，這時(shí)即便再有帶電粒子射入能引發(fā)放電要到正離子鞘漂移了一段距離后，陽極表面電場(chǎng)恢復(fù)到閾什以上時(shí)再有粒子入射能發(fā)G-M計(jì)管放電到閾值以上，這時(shí)再有粒子入射，才能引發(fā)G-M數(shù)管放電而出信號(hào)。計(jì)數(shù)管的這一段不起作用的時(shí)刻稱為失效時(shí)刻t

d

(或稱死時(shí)刻),一為一百微秒右。正離子鞘繼續(xù)向陰極運(yùn)動(dòng)，再通過t

r

時(shí)刻性以后抵達(dá)陰極，這時(shí)計(jì)數(shù)管完全恢復(fù)到放電以前的狀態(tài)，爾后入射粒子產(chǎn)生的脈沖幅度與最初的一樣。這一段時(shí)刻t

r

稱為計(jì)數(shù)管的恢復(fù)時(shí)刻。事實(shí)上記錄脈沖時(shí)電子線（例如標(biāo)器總有必然的甄別閾

G

因此只有在通過t

d以后，待入射粒子的脈沖恢復(fù)到高于甄別閾時(shí)才能計(jì)數(shù)

稱為計(jì)數(shù)裝置的分辨時(shí)刻。顯然，它是由計(jì)數(shù)管和記錄裝置一起決定的。見圖。由于分辨時(shí)刻的在,假設(shè)接進(jìn)入計(jì)數(shù)管的兩粒子的時(shí)刻距離小于分辨時(shí)刻,第二個(gè)粒子就會(huì)漏記造計(jì)數(shù)的損失。假設(shè)m為位時(shí)刻內(nèi)計(jì)數(shù)裝置實(shí)際測(cè)得的平均粒子數(shù)，n為單位時(shí)刻內(nèi)真正進(jìn)計(jì)數(shù)管的平均粒子數(shù)數(shù)裝置的分辨時(shí)刻，在分辨時(shí)刻不和

單時(shí)刻內(nèi)計(jì)數(shù)裝置漏記的粒子數(shù)為（1）如此

（2）由上式可知要白了計(jì)數(shù)裝的分辨時(shí)刻能夠夠?qū)λ罆r(shí)刻引發(fā)的漏計(jì)數(shù)進(jìn)行校正。3.數(shù)置分辨時(shí)刻的測(cè)定計(jì)數(shù)裝置的分辨時(shí)刻確實(shí)是它能夠區(qū)分持續(xù)入射的兩個(gè)粒子的最小的時(shí)刻距離

常使用的測(cè)量方式有兩種。（1）示波器直接觀測(cè)法實(shí)驗(yàn)時(shí)采納較強(qiáng)的放射源在失效時(shí)刻和恢復(fù)時(shí)刻內(nèi)有足夠的概率射入計(jì)數(shù)管當(dāng)G-M計(jì)管的輸出回RC的值較小計(jì)數(shù)率較強(qiáng)時(shí)并在必然的工作電壓下，用示波器能夠觀看到該波形。確信計(jì)數(shù)裝置的分辨時(shí)刻那需考慮到甄別閾V

G

的大小

G

值可由脈沖幅度恢復(fù)到計(jì)數(shù)裝置剛開始計(jì)數(shù)時(shí)的高度來確信。隨著甄別閾的高低而變，甄別閾越低，就近于失效時(shí)刻t

d

。固然永久可不能小于t

d

，也確實(shí)是說，減少裝置的分辨時(shí)刻最終受失效時(shí)刻t的限制。d（2）雙源法測(cè)量計(jì)數(shù)裝置的分辨時(shí)刻利用雙源法測(cè)量分辨時(shí)刻不需要計(jì)數(shù)器之外的特殊設(shè)備際工作中使于采納。在完全相同的實(shí)驗(yàn)條件下，測(cè)量放射源Ⅰ、Ⅱ單獨(dú)的計(jì)數(shù)1

、

2

和Ⅰ、Ⅱ同時(shí)存在時(shí)的計(jì)數(shù)率

1.2

（假定它們都包括了本底計(jì)數(shù)率于數(shù)裝置存在b分辨時(shí)刻，數(shù)率將小于真實(shí)入射的粒子數(shù)，因此源Ⅰ的真實(shí)計(jì)數(shù)率mmn11b源Ⅱ的真實(shí)計(jì)數(shù)率mnb1b源Ⅰ和源Ⅱ同時(shí)存在的真實(shí)計(jì)數(shù)率m12bm1

（3）（4）（5）由于實(shí)驗(yàn)條件相同，源Ⅰ加源Ⅱ在單位時(shí)刻內(nèi)入射計(jì)數(shù)管的粒子數(shù)應(yīng)等于源Ⅰ、源Ⅱ在單位時(shí)刻內(nèi)別離入射到計(jì)數(shù)管的粒子數(shù)之和，即n亦即m2112由（7）式解出2]

m1

（6）（7）

[1

2

()]

（8

）其中

mbm)(m)2b

（9）有時(shí)常以

1

來計(jì)算計(jì)數(shù)裝置的分辨時(shí)刻。也有[3]

m212)(m)1b

來計(jì)算分辨時(shí)刻的。用雙源法測(cè)量分辨時(shí)刻時(shí)計(jì)率不能太低也不能太高使分辨時(shí)刻的阻礙比較明顯該使計(jì)數(shù)率較高些另一方面計(jì)數(shù)率也不能太高（7）式成立的前提是分辨時(shí)刻為數(shù)。一樣選取計(jì)數(shù)率在200/秒左右。雙源法測(cè)分辨時(shí)刻的實(shí)質(zhì)是利用計(jì)數(shù)率大小不等時(shí)，漏計(jì)數(shù)的不等而存在著一個(gè)差數(shù)，由此差數(shù)而推算得。個(gè)差數(shù)和計(jì)數(shù)率m1

、m

2

及12

有足夠高的統(tǒng)計(jì)精度，希望每一個(gè)計(jì)數(shù)值不小于變。

。第二在測(cè)量進(jìn)程中幾何條件絕對(duì)不能有絲毫的改4.坪線是衡量G-M計(jì)管性能的重要標(biāo)志用計(jì)數(shù)管之前必需測(cè)量它，以鑒定計(jì)數(shù)管的質(zhì)量，并確信工作電壓。坪特性曲線是當(dāng)入射粒子的強(qiáng)度不變時(shí)，計(jì)數(shù)管的計(jì)數(shù)率隨工作電壓轉(zhuǎn)變的關(guān)系曲線。見圖。表征坪特性的參量要緊有：（1）起始電壓V：計(jì)數(shù)裝置開始計(jì)數(shù)時(shí)的工作電壓值。（單（2長(zhǎng)長(zhǎng)V位為伏這G-M計(jì)器的工作區(qū)域，利用G-M計(jì)器時(shí)，工作電壓一樣可選在坪區(qū)的中央周圍。（3）坪斜：在坪區(qū)，計(jì)數(shù)率仍隨電壓升高而略有增加，表現(xiàn)為坪有坡度，稱為坪斜。坪斜通常以在坪區(qū)內(nèi)工作電壓每增加100伏時(shí)計(jì)數(shù)率增加的百分率來表示。坪斜

BA(BB

（單位，百）當(dāng)工作電壓高于V

時(shí)，坪曲線急劇上升，說明管內(nèi)發(fā)生了持續(xù)放電，這

會(huì)大大減少計(jì)數(shù)管的利用壽命，因此在利用數(shù)管時(shí)，必需幸免這種情形的發(fā)生。裝實(shí)驗(yàn)裝置及方框圖見圖3。有機(jī)G-M計(jì)管，J-106，1支計(jì)數(shù)管探頭，F(xiàn)J-365，1個(gè)；自動(dòng)定標(biāo)器，F(xiàn)H-408，1臺(tái)；脈沖示波器，SR-8，1臺(tái)；反射源，Cs或Co，3個(gè)步1．按3連各儀器，檢查各器是不是能正常工作。2．在然的甄別閾下測(cè)量坪曲線，要求計(jì)數(shù)的統(tǒng)計(jì)誤<2%在升高電壓尋覓V時(shí)必然要使定標(biāo)器處于計(jì)數(shù)狀態(tài)。在測(cè)坪進(jìn)程中，當(dāng)測(cè)到接近坪區(qū)結(jié)尾時(shí)，若是看到計(jì)數(shù)率已明顯增加，即已經(jīng)開始發(fā)生持續(xù)放電，要當(dāng)即把工作電壓降下來，現(xiàn)在若是只關(guān)掉計(jì)數(shù)開關(guān)，就起不到愛惜管子的作用。3．用波器和雙源法測(cè)量必然甄別閾下的計(jì)數(shù)裝置的分辨時(shí)刻。4．用波器定性觀看G-M計(jì)數(shù)的輸出脈沖幅度與工作電壓的關(guān)系。試題1．什是坪曲線？甄別閾的高低對(duì)坪曲線有無阻礙？如有，試說明是什么阻礙？2．用波器法測(cè)分辨時(shí)刻時(shí)，如何在示波器上確信相應(yīng)于定標(biāo)器甄別閾V的沖幅度？3．如定性分析實(shí)驗(yàn)上觀看到的G-M數(shù)管的工作電壓與輸出脈沖幅度的轉(zhuǎn)變關(guān)系，并進(jìn)一步分析它與坪曲線之間的關(guān)系。4．用G-M計(jì)數(shù)管別離測(cè)量Co及Cs放源源時(shí)出脈沖幅度是不是相等？什么緣故？5．什是計(jì)數(shù)管的壽命？若是在實(shí)驗(yàn)中發(fā)覺計(jì)數(shù)管處于持續(xù)放電狀態(tài)時(shí)，應(yīng)該如何愛惜計(jì)數(shù)管？參考文獻(xiàn)[1]復(fù)大學(xué)、清華大學(xué)、北京大學(xué)合編，原子核物理實(shí)驗(yàn)方式（上冊(cè)第章，原子能出版社，1981。[2]中科學(xué)院原子能研究所，放射性同位素應(yīng)用知識(shí)，第五章附錄，科學(xué)出版社，

陳棠1959。[3]W.J.Price,NuclearRadiationDetection,Chapter5,2ndEd.,McGraw-HillInc.,NewYork,1964.實(shí)驗(yàn)5：NaI(Tl)爍譜儀實(shí)目1．了譜儀的工作原理及其利用。2．學(xué)分析實(shí)驗(yàn)測(cè)得的Cs譜形。3．測(cè)譜儀的能量分辨率及線性。內(nèi)1．調(diào)譜儀參量，選擇并固定最正確工作條件。2．測(cè)、Zn、Co等準(zhǔn)之，確信譜儀的能量分辨率、刻度能量線性并對(duì)Cs行譜形分析。3．測(cè)未知原

源的能譜，并確信各條

射線的能量。NaI(1)

閃爍譜儀由NaI

閃爍體電倍增管射極輸出和高壓電源和線性脈沖放大器、單道脈沖幅度分析器（或多道分析器定標(biāo)器等電子學(xué)設(shè)備組成。圖1為NaI(T1)

閃爍譜儀裝置的示用意種譜儀既能對(duì)輻射強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量又可作輻射能量的分析同時(shí)具有對(duì)

射線探測(cè)效率（G-M計(jì)器幾十倍和辨時(shí)刻短的優(yōu)勢(shì)，是目前普遍利用的一種輻射探測(cè)裝置。當(dāng)

射線入射至閃爍體時(shí)，發(fā)生三種大體彼此作用進(jìn)程，見表1第一所示：（1）光電效應(yīng)）康頓散射）子對(duì)效應(yīng)。前兩種進(jìn)程中產(chǎn)生電子，后一進(jìn)程顯現(xiàn)正、負(fù)電子對(duì)。這些次級(jí)電子取得動(dòng)能見表1二行所示，次級(jí)電子將能量消耗在閃爍體中，使閃爍體中原子電離、激發(fā)而后產(chǎn)生熒光。光電倍增管的光陰極將搜集到的這些光子轉(zhuǎn)換成光電子，光電子再在光電倍增管中倍增，最后通過倍增的電子在管子陽極上搜集起來，并通過陽極負(fù)載電阻形成電壓脈沖信號(hào)

射線與物質(zhì)的三種作用所產(chǎn)生的次級(jí)電子能量各不相同，因此關(guān)于一條單能量的

射線，閃爍探測(cè)器輸出的次級(jí)電子脈沖幅度仍有一個(gè)很寬的散布。散布形狀決定于三種彼此作用的奉獻(xiàn)。

表

射在NaI（Tl）閃體彼作的體程依照

射線在

NaIT1)

閃爍體中總吸收系數(shù)隨

射線能量轉(zhuǎn)變規(guī)律

射線能量E0.3MeV時(shí)光電效應(yīng)占優(yōu)勢(shì)，隨著

射線能量升高康普頓散射概率增加；在E1.02MeV以，那么有顯現(xiàn)電子對(duì)效應(yīng)的可能性，并隨能量繼續(xù)增加而變得加倍顯著。圖2為示器熒光屏上觀測(cè)到的譜儀測(cè)得的能譜圖。

單能射線的脈沖波形及

在

射線能區(qū)光效應(yīng)要緊發(fā)生在K層在擊出K層電子的同時(shí)外電子填補(bǔ)K層空而發(fā)射光。在閃爍體中，子專門快地再次光電吸收，將其能量轉(zhuǎn)移給光電子。上述兩個(gè)進(jìn)程是幾乎同時(shí)發(fā)生的，因此它們相應(yīng)的光輸出必然是疊加在一路的由電效應(yīng)形成脈沖幅度直接代表了

射線的能（而非

r

減去該層電子結(jié)合能稱全能峰便于分析射線在閃爍體中可能發(fā)生的各類事件對(duì)脈沖譜的奉獻(xiàn)，及具體實(shí)驗(yàn)裝置和其周圍物質(zhì)可能產(chǎn)生的對(duì)譜形的阻礙。表列了十二種情形供參考。一臺(tái)閃爍譜儀的大體性能由能量分辨率性及穩(wěn)固性來衡量探測(cè)器輸出脈沖幅度的形成進(jìn)程中存在著統(tǒng)計(jì)漲落。既使是確信能量的粒子的脈沖幅度，也仍具有必然的散布，其散布示用意如圖3示。通常把散布曲線極大值一半處的全寬度稱半寬度即FWHM，有時(shí)也用

表示。半寬度反映了譜儀對(duì)相鄰脈沖幅度或能量的分辨本領(lǐng)。因?yàn)橛行q落因素與能量有關(guān)，利用相對(duì)分辨本領(lǐng)即能量分辨

更為確切。一樣譜儀在線性條件下工作，故

也等于脈沖幅度分辨率，即

EV

（1）E()和()

別離為譜線的對(duì)應(yīng)能量（幅度值）和譜線的半寬度（幅度散布的半寬度準(zhǔn)源

全峰最明顯和典型，因此常經(jīng)常使用的

射線的能量分辨高的閃爍體，利用光電轉(zhuǎn)換效率高的光陰極材料，和提高光電子第一次被陰極搜集的效率等均有利于改善能量分辨率。在咱們實(shí)驗(yàn)中尚需考慮到以下一些因素，進(jìn)行必要的調(diào)整，以期達(dá)到一臺(tái)譜儀可能實(shí)現(xiàn)的最好的分辨率。

（1）閃體與光電倍增管光陰極之間維持良好的光學(xué)接觸；（2）參光電倍增管高壓推薦值適當(dāng)調(diào)整得在維持能量線性條件下，輸出脈沖幅度最大；

（3）合選擇單道分析器的道寬，如單道分析器最大分析幅度為伏，道寬宜用伏；（4）依放射源的活度，選擇適合的源與閃爍體之間的距離。顯然，利用解析核素的或能量相近的時(shí)，受到了諳儀能量分辨率的限制。這時(shí)就需要借助于實(shí)驗(yàn)上取得的單能體會(huì)規(guī)律，例如半寬度隨著能量轉(zhuǎn)變的體會(huì)規(guī)律，和各類數(shù)學(xué)處置方式來解決。能量線性指譜儀對(duì)入射

射線的能量和它產(chǎn)生的脈沖幅度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。一樣NaI）閃爍儀在較寬的能量范圍內(nèi)100keV到期1300keV）是近似性的。這是利用該譜儀進(jìn)行射線能量分析與判定未知放射性核素的重要依據(jù)。通常，在實(shí)驗(yàn)上利用系列準(zhǔn)源，在確信的實(shí)驗(yàn)條件下別離測(cè)量系列源。已知

射線能量全能峰位對(duì)相應(yīng)的能量作圖，這條曲線即能量刻度曲線。典型的能量刻度曲線為不通過原點(diǎn)的一條直線，即()GxE

（2）式中為全能峰位；

為直線截矩；G為益即每伏（每道）相應(yīng)的能量。能量刻度亦可選用標(biāo)準(zhǔn)源（）MeV)

Co、來作。實(shí)驗(yàn)中欲取得較理想的線性，還需要注意到放大器及單道分析器甄別閾的線性，進(jìn)行必要的查驗(yàn)與調(diào)整。另外，實(shí)驗(yàn)條件轉(zhuǎn)變時(shí)，應(yīng)從頭進(jìn)行刻度。顯然，確信未知能量的正確性取決于全能峰位的正確性。這將與譜儀的穩(wěn)固性、能量刻度線的原點(diǎn)及增益漂移有關(guān)。事實(shí)上，未知源老是和標(biāo)準(zhǔn)源非同時(shí)測(cè)量的，因此極可能他們的能量對(duì)應(yīng)了不同的不同的原點(diǎn)及增益。當(dāng)確信能量精度要求較高時(shí)，需用電子運(yùn)算機(jī)處置，調(diào)整統(tǒng)一零點(diǎn)及增益，才能取得真正的能量與全能峰峰位的對(duì)應(yīng)關(guān)系。至于全能峰峰位的確信，本實(shí)驗(yàn)可在記錄足足數(shù)量的計(jì)數(shù)后由圖解法取得。

裝實(shí)驗(yàn)裝置方塊圖見圖1。NaI）閃爍譜儀，F(xiàn)H1901套；多道分析器FH419G1，1臺(tái)；脈沖示波器SBM-10臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)未知步

源，、Zn、Co，各一個(gè)；源，1個(gè)。1．按1連儀器。用示波器看Cs及的脈沖波形，調(diào)劑并固定光電倍增管的高壓。2．調(diào)放大器的放大倍數(shù)，使Cs的

射線的全能峰落在適合的甄別閾位置上如選并固定單道分析器道寬如量Cs全能及本底譜。3．改放大器放大倍數(shù)，使Cs、ZnCo之能峰合理地散布在單道分析器閾值范圍內(nèi)。依次測(cè)量這三個(gè)能。4．在驟3實(shí)條下，測(cè)量未知譜。5．實(shí)終止前，再重復(fù)測(cè)量Cs的試題

射線的全能峰，以此查驗(yàn)譜儀的穩(wěn)固性。1．如從示波器上觀看到的Cs沖波形圖，判定譜儀能量分辨率的好壞？2．某窗實(shí)驗(yàn)結(jié)果取得Cs能分辨率為6%述何用實(shí)驗(yàn)來判定這一分辨率之真假？3．假有一單能，能量為2MeV試預(yù)言其譜形。4．試照你測(cè)量Cs、Zn、Co譜，求出相應(yīng)于、和

射線全能峰的半寬度，并討論半寬度隨

射線能量轉(zhuǎn)變的規(guī)律。5．試Co這什么緣故？

射線相應(yīng)的能量分辨率，可否直接從其全能峰半寬度求出，6．在測(cè)得的Cs0662MeV

射線全能峰峰位處，作一垂線為對(duì)稱軸，將會(huì)發(fā)覺對(duì)稱軸低能邊計(jì)數(shù)明顯地多于相應(yīng)的高能邊的計(jì)數(shù)，試參照表2分析全能峰不完全對(duì)稱的緣故。參考資料[1]復(fù)大學(xué)、清華大學(xué)、北京大學(xué)合編，原子核物理實(shí)驗(yàn)方式（上冊(cè)第章，第十一章一、二節(jié)，原子能出版社1981[2]G.F.Knoll,RadiationDetectionandMeasurement,SectionC,Wiley&Sons,Inc,1979.[3]P.J.奧賽夫著姬成周譯輻射探測(cè)器入門100-101頁科學(xué)出版社1980.（夏宗璜）

實(shí)驗(yàn)6：半體譜儀實(shí)目1．了譜的工作原理及其性。2．把應(yīng)用譜儀測(cè)量粒能的方式。3．測(cè)核的衰變的相對(duì)強(qiáng)度。內(nèi)1．調(diào)譜儀參量，測(cè)量不同偏壓下的粒能量，并確信探測(cè)器的工作偏壓。2．測(cè)譜儀的能量分辨率，并進(jìn)行能量刻度。3．測(cè)未知源的能譜，并確粒能量。原半導(dǎo)體譜的組成如圖1所。

www金硅面壘探測(cè)器是用一片N型，蒸上一薄層金100-200

A近膜的那一層硅具有P型的特性，這種方式形成的PN結(jié)靠近表面層，結(jié)區(qū)即為探測(cè)粒子的靈敏區(qū)。探測(cè)器工作加反向偏壓。粒子在靈敏區(qū)內(nèi)損失能量轉(zhuǎn)變成與其能量成正比的電脈沖信號(hào)，經(jīng)放大并由多道分析器測(cè)出幅度的散布，從而給出帶電粒子的能譜。偏置放大器的作用是當(dāng)多道分析器的道數(shù)不夠歷時(shí)，利用它切割、展寬脈沖幅度，以利于脈沖幅度的精準(zhǔn)分析。為了提高譜儀的能量分辨率，探測(cè)器要放在真空室中。另外金硅面壘探測(cè)器一樣具有光敏的特性，在利用進(jìn)程中，應(yīng)有光屏蔽方法。金硅面壘型半導(dǎo)體譜具有能分辨率高、能量線性范圍寬、脈沖上升時(shí)刻快、體積小和價(jià)錢廉價(jià)等優(yōu)勢(shì)，在粒及其它重帶電粒子能譜測(cè)量中有著普遍的應(yīng)用。帶電粒子進(jìn)入靈敏區(qū)失能量生電子空穴對(duì)成一對(duì)電子空穴所需的能量與半導(dǎo)體材料有關(guān)入粒子的類型和能量無關(guān)于硅300K時(shí)為，77K時(shí)為關(guān)于鍺，在77K時(shí)為假設(shè)靈敏區(qū)的厚度大于入射粒子在硅中的射程，那么帶電粒子的能量E全損失在其中，產(chǎn)生的總電荷量等于(Ew)e。/

為產(chǎn)生的電子空穴對(duì)數(shù)e為子量。由于外加偏壓，靈敏區(qū)的電場(chǎng)強(qiáng)度專門大，產(chǎn)生的電子空穴對(duì)全數(shù)被搜集，最后在兩極形成電荷脈沖。通常在半導(dǎo)體探測(cè)器設(shè)備中利用電荷靈敏前置放大器。它的輸出信號(hào)與輸入到放大器的電荷量成正比。探測(cè)器的結(jié)電容C

d

是探測(cè)器偏壓的函數(shù)，若是核輻射在探測(cè)器中產(chǎn)生電荷量為Q，么探測(cè)器輸出脈沖幅度是QC

d

。因此，由于探測(cè)器偏壓的微小轉(zhuǎn)變所造成的

d

轉(zhuǎn)變將阻礙輸出脈沖的幅度。事實(shí)上，電源電壓的轉(zhuǎn)變就能夠夠產(chǎn)生偏壓近種微小轉(zhuǎn)變。另外，依照被測(cè)粒子的射程調(diào)劑探測(cè)器的靈敏區(qū)厚度時(shí)，也往往需要改變探測(cè)器的偏壓。要減少這些轉(zhuǎn)變對(duì)輸出脈沖幅度的阻礙，前級(jí)放大器對(duì)半導(dǎo)體探測(cè)器系統(tǒng)的性能越著重要的作用表示典型探測(cè)器的等效電路和前置放大器的第一級(jí)。其中一K是大器的開環(huán)增益，C是反饋電容，C是放大器的總輸入電容，它等于f

C

,

是放大器插件電纜等寄生電容。前置放大器的輸入信號(hào)是Q等到效d輸入電容近似等于KC，只要KCf那么前置放大器的輸出電壓為

f

1QCK)Cf（）如此一來于選用了電荷靈敏放大器作為前級(jí)放大器的出信號(hào)與輸入電荷Q成比，而與探測(cè)器的結(jié)容1.確信半導(dǎo)體探測(cè)器偏壓

d

無關(guān)。對(duì)N型硅，探測(cè)器靈敏區(qū)的厚度

n

和結(jié)電容C

d

與探測(cè)器偏壓V

的關(guān)系如下：dn

1`2(n

（）12.14(V)cm2)d

（）其中

n

為材料電阻)

因敏區(qū)的厚度和結(jié)電容的大決定于外加偏壓，因此偏壓的選擇第一要使入射粒子的能量全數(shù)損耗在靈敏區(qū)中和由它所產(chǎn)生的電荷完全被搜集，電子空穴復(fù)合和陷落的阻礙能夠忽略。第二還需考慮到探測(cè)器的結(jié)

EE電容對(duì)前置放大器來講還起著噪聲的作用。電荷靈敏放大器的噪聲水平隨外接電容的增加而增加，探測(cè)器的結(jié)電容就相當(dāng)它的外接電容。因此提高偏壓降低結(jié)電容能夠相當(dāng)它的外接電容。因此提高偏壓降低電容能夠相本地減少噪聲，增加值號(hào)幅度，提高信噪比，從而改善探測(cè)器的能量分辨率。從上述兩點(diǎn)來看，要求偏壓加得高一點(diǎn)，可是偏壓太高，探測(cè)器的漏電流也增大而使分辨率變壞。因此為了取得最正確能量分辨率，探測(cè)器的偏壓應(yīng)選擇最正確范圍。實(shí)驗(yàn)上最正確能量分辨率可通過測(cè)量不同偏壓下的譜求得。如圖3所。由此實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，別離作出一組峰位和能量分辨率對(duì)應(yīng)不同偏壓的曲線如圖4、圖5分析以上結(jié)果，確信出探測(cè)器最正確偏壓值。2.譜的能量刻度和能量分率譜儀的能量刻度確實(shí)是確信粒能量與脈沖幅度大小以譜線峰位在多道分析器中的道址表示。譜系的能量刻度有兩種方式：（1）用一個(gè)Pu混的刻度源，已知各核素粒的能量，測(cè)出該能量在多道分析器上所對(duì)應(yīng)的道址對(duì)應(yīng)道址的刻度曲線，并表示為：（4）E為

E粒子能量（為應(yīng)譜所在道址（道是直斜率keV/道為刻度常數(shù)。是線截距（keV表由于粒穿過探測(cè)器金層表面所損失的能量。（2）一個(gè)已知能量的單能源配合線性良好的周密脈沖發(fā)生器來作能量刻度是在源類較少的實(shí)驗(yàn)條件下常使用的方式。一樣譜儀的能量刻度線性可達(dá)%右。在與能量刻度相同的測(cè)量條件下（如偏壓、放大倍數(shù)、幾何條件等量知能量譜能刻度曲線就能夠夠確信粒子的能量常使用譜的刻度源能量可查核素經(jīng)常使用表。

譜儀的能量分辨率也用譜線的半寬度FWHM表。是譜線峰最大計(jì)數(shù)一半處的寬度以keV表。在有效中儀的能量分辨率還用能量展寬的相對(duì)百分比表示如實(shí)驗(yàn)采納金硅面壘探測(cè)器敏面積為50mm測(cè)源的

粒子譜線寬度為。

i半導(dǎo)體探測(cè)器的突出優(yōu)勢(shì)是它的能量分辨率高，阻礙能量分辨率的要緊因素有①產(chǎn)生電子空穴對(duì)數(shù)和能量損失的統(tǒng)計(jì)漲落(n

②探測(cè)器噪聲)D

③電子學(xué)噪聲，主若是前置放大器的噪聲

；④探測(cè)器的窗厚和放射源的厚度引發(fā)能量不均勻性所造成的能量展寬(的總和，表示為

。實(shí)驗(yàn)測(cè)出譜線的展寬是以上因素所造成阻礙22D

（）3.用置放大器來擴(kuò)寬能譜,測(cè)Am的衰相對(duì)強(qiáng)度在實(shí)際應(yīng)用中,常常需要降低系統(tǒng)的值。于半導(dǎo)體探測(cè)器的能量分辨率比較高，一樣可達(dá)千分之幾。當(dāng)多道分析器的道數(shù)不夠時(shí)，道寬對(duì)能譜測(cè)量的阻礙就專門大。例如，假設(shè)實(shí)驗(yàn)利用的多道分析器為256道，關(guān)于6MeV的峰于滿道址刻度情形下取得最小G值25keV/道若是咱們要觀看能量相差只有50keV的兩個(gè)

峰（例如Am這兩個(gè)峰位距離只有2道因此在譜形上不能將兩個(gè)峰分開，這就需要降低系統(tǒng)的刻度常數(shù)G值在圖1的實(shí)裝置中增加一個(gè)偏置放大器，它的作用是將輸入脈沖切割必然閾值后，將超過閾部份再放大，然后送入到低道數(shù)的多道分析器中去分析，使得咱們感愛好的那一部份能譜取得展寬，如此就把原先不能分開的幾個(gè)譜峰分開了。

Am的變圖如圖6，其衰變時(shí)放的粒有五種能量。由實(shí)驗(yàn)測(cè)出Am的譜如圖7由道脈沖分析求出第個(gè)能量峰的共計(jì)數(shù)S

i

。由總的衰變率

i

，求出Am各能量

粒子的相對(duì)強(qiáng)度i/i。ii

裝簡(jiǎn)易譜全套，F(xiàn)H1903，1臺(tái)周密脈沖放大器FH1013，1個(gè)道沖幅度分析器FH451，1臺(tái)；示波器、機(jī)械泵，各一臺(tái)；金硅面壘探測(cè)器GM-8-Ⅲ-A，1；放射源：Pu、Am、Cm混刻度源，一個(gè)；Po、Pu、Am電積

源各一各。步1．連儀器如圖1，將源Po放入真空室、抽真空，調(diào)整譜儀工作參數(shù)，用示波器測(cè)量脈沖幅度隨偏壓轉(zhuǎn)變的范圍。并測(cè)量抽真空與不抽真空條件下輸出波形的轉(zhuǎn)變。2．選多道分析器的參量，測(cè)量譜，改變偏壓為五、、30、60、100、120伏別離測(cè)量不同偏壓下的

譜線，確信最正確偏壓值。3．測(cè)

Pu、、Cm混合刻度源能譜。作出能量刻度曲線，用最小二乘法直線擬合，求出G和E。利用Am譜的半寬度，確信譜儀的能量分辨率（一測(cè)量條件下出未知源能譜。4．用個(gè)已知能量為的Am源周密脈沖發(fā)生器來作譜儀能量刻度。所有實(shí)驗(yàn)曲線半寬度以上各點(diǎn)的相對(duì)誤差要求小于。試題1．說脈沖幅度和分辨率隨偏壓轉(zhuǎn)變曲線的特點(diǎn)，并說明選擇探測(cè)器偏壓應(yīng)考慮哪些因素。2．設(shè)沖輸出幅度為6伏探器的能量分辨率試應(yīng)如何選擇多道分析器的參數(shù)（分析范圍、所用道數(shù)和道寬）？3．用沖發(fā)生器模擬不同能量粒時(shí)，什么緣故不能關(guān)閉偏壓電源？4．如用脈沖發(fā)生器和一個(gè)已知能量的源譜作能量刻度？（提示：了解脈沖發(fā)生器“標(biāo)準(zhǔn)校正”旋鈕的作用5．為了研究阻礙譜儀能量分辨率的要緊因素，依照

s

，如何從實(shí)驗(yàn)上別離測(cè)出探測(cè)器及電子學(xué)噪聲對(duì)譜線所造成的展寬？參考資料[1]復(fù)大學(xué)、清華大學(xué)、北京大學(xué)合編，原子核物理實(shí)驗(yàn)方式（上冊(cè)，原子能出版社，1981年[2]核圖表編制組編，核素經(jīng)常使用數(shù)據(jù)表p154，原子能出版社1977年[3]陳良等，原子能科學(xué)技術(shù)，118實(shí)驗(yàn)7：符合量

（林琴如）

實(shí)目1．學(xué)符合測(cè)量的大體方式。2．學(xué)用符合方式測(cè)定Co放源的絕對(duì)活度。內(nèi)1．調(diào)符合系統(tǒng)參量，選定工作條件，觀看各級(jí)輸出信號(hào)波形及其時(shí)刻關(guān)系。2．測(cè)符合裝置的分辨時(shí)刻（電子學(xué)分辨時(shí)刻和物理分辨時(shí)刻3．用

符合方式測(cè)量Co級(jí)聯(lián)變放射絕對(duì)活度。原符合技術(shù)是利用電子學(xué)的方式在不同探測(cè)器的輸出脈沖中把有關(guān)時(shí)刻關(guān)聯(lián)的時(shí)刻選擇出來。選擇同一時(shí)刻脈沖的符合稱為瞬時(shí)符合。選擇不同時(shí)的，但有必然延遲時(shí)刻關(guān)系的脈沖符合稱為延遲符合。而排斥同一時(shí)刻脈沖或時(shí)刻關(guān)聯(lián)脈沖的技術(shù)確實(shí)是反符合或延遲反符合。符合法是研究相關(guān)事件的一種方式。符合技術(shù)在核物理的各領(lǐng)域中都取得了普遍的應(yīng)用，如利用瞬時(shí)符合測(cè)量放射性活度、角關(guān)聯(lián)、探測(cè)器的效率、中子和射的能量、研究核反映產(chǎn)物的角散布等；利用延遲符合測(cè)量核激態(tài)的壽命、正電子和介電子的壽命、測(cè)量飛行離子的能譜、研究宇宙射線和實(shí)現(xiàn)多參數(shù)測(cè)量等；利用反符合能夠排除光電倍增管的噪聲脈沖，降低測(cè)量時(shí)的本底等，目前，它成為核科學(xué)中一項(xiàng)相當(dāng)重要的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。1．符的分辨時(shí)刻每一個(gè)探測(cè)器的輸出脈沖總有必然的寬度。用符合法選擇同時(shí)事件的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)來自不同探測(cè)器的兩個(gè)脈沖的起始時(shí)刻不同很小，以致符合裝置不能區(qū)分它們的時(shí)刻不同時(shí)，就會(huì)被看成同時(shí)事件記錄下來。符合電路具有必然的時(shí)刻分辨能力，把符合電路所能區(qū)分的最小時(shí)刻距分辨時(shí)刻大小與輸入脈沖的形狀、寬度和符合電路的性能有關(guān)。分辨時(shí)刻是符合裝置的大體參數(shù)，它決定了符合裝置研究不同時(shí)事件（非相關(guān)事件）的時(shí)刻關(guān)系所能達(dá)到的精準(zhǔn)度。2．真符合和偶然符合符合事件是指兩個(gè)或兩個(gè)以上同時(shí)發(fā)生的時(shí)刻，事實(shí)上符合事件是指接踵發(fā)生時(shí)刻距離小于符合分辨時(shí)刻的事件。如此符合事件就有相關(guān)性符合事件和不相關(guān)性符合事件例如一原子核級(jí)聯(lián)衰變時(shí)級(jí)聯(lián)放或聯(lián)放射和，1那么

、

1

和

2

即是兩對(duì)相關(guān)性符合事件,其中個(gè)事件與另一個(gè)事件都有內(nèi)在的因果關(guān)系。如此具有相關(guān)性的符合事件間的符合稱為真符合。再如，有兩個(gè)原子核同時(shí)衰變，一個(gè)放射的另一個(gè)放射的是一對(duì)非相關(guān)性符合事件，同時(shí)別離進(jìn)12入兩個(gè)探測(cè)器的兩個(gè)宇宙射線離子也是一對(duì)非相關(guān)性符合事件，如此不具有相關(guān)性的符合事件間的符合稱它為偶然符合。3．符合分辨時(shí)刻的測(cè)量（1）利用測(cè)量瞬時(shí)符合曲線的式測(cè)定分辨時(shí)刻

圖1

-

符合實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)所用的測(cè)量裝置如圖1所。用脈沖發(fā)生器作信號(hào)源，人為地改變兩輸出道的相對(duì)延遲時(shí)刻t時(shí)符合計(jì)數(shù)率隨延遲時(shí)刻t的散布曲線稱為延遲符合曲線關(guān)于瞬發(fā)事件事件發(fā)生的時(shí)刻距離源小于符合分辨時(shí)得的延遲符合曲線成為瞬時(shí)符合曲線。如圖2a所。由于標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖大體上沒有時(shí)刻離散，因此測(cè)得的瞬時(shí)符合曲線為對(duì)稱的矩形散布。瞬時(shí)符合曲線的寬度定為2稱為電子學(xué)分辨時(shí)刻。事實(shí)上，脈沖前沿的時(shí)刻離散是探測(cè)器輸出所固有的。用Cs放射源的

-

瞬時(shí)符合信號(hào)，作瞬時(shí)符合曲線的測(cè)量，其結(jié)果如圖2b所示瞬符合曲線的半高寬FWHM(即大符合計(jì)數(shù)率一半處的寬)為，稱為物理分辨時(shí)刻。在慢符合（10

秒）情形下圖2瞬符合曲線(2)偶然符合法測(cè)量分辨時(shí)刻假定兩符合道輸入的脈沖均為理想的矩形脈,其寬度為偶然符合基數(shù)率和兩路輸入道的計(jì)數(shù)率別離由n、n、n表，那么nrc

n1

2

rcnn1通過（1）式就能夠夠計(jì)算出分時(shí)

（1）。其中n應(yīng)是兩個(gè)獨(dú)立的放射源或是時(shí)刻上無關(guān)聯(lián)的粒子在兩個(gè)探測(cè)器中別離引發(fā)的計(jì)數(shù)率中n應(yīng)粹是偶然符合計(jì)數(shù)率，但實(shí)際測(cè)出的符合計(jì)數(shù)率中包括本底符合計(jì)數(shù)率n因此實(shí)際測(cè)出的符合計(jì)數(shù)率為

rcrc

'

n

n2b

'

12

b

rcnn2

其中

，n1b

。實(shí)驗(yàn)條件下能夠?yàn)楸镜追嫌?jì)數(shù)率是不變的，那么和nn是線關(guān)系。通過改變放射源到探測(cè)器的距離使n和

改變作出幾組和n數(shù)用小二乘法擬和直線，就能夠夠求出直線的斜率24．用射源Co的對(duì)活度放射源60Co衰綱圖如圖3設(shè)Co源的對(duì)活度為D測(cè)器

和截距n。一2中引發(fā)的計(jì)數(shù)率為n若是探測(cè)器一、2對(duì)探效率（包括立體角）別離

（1）（2（2么單道計(jì)數(shù)率n、n和符計(jì)數(shù)n能用下面三個(gè)式子表示：D(1)D1r1rD2r1rD(2)Drr1

r2

r2

綜合三式，取

圖3從而求得

（1）=）（2）=）D1n在實(shí)驗(yàn)中，測(cè)道的計(jì)數(shù)率n

，n

并非滿是Co的奉獻(xiàn)，還有本地計(jì)數(shù)率nn；到的符合計(jì)數(shù)率n中包括偶然符合計(jì)數(shù)率n和本地符合計(jì)數(shù)率n。nn'1nn2n'

rb即

D

(n

)(')12bn')rc

（2）裝如圖1。實(shí)步1．依照理圖連接實(shí)驗(yàn)儀器，查無誤后，打開電源，調(diào)劑符合電路的系統(tǒng)參數(shù)，

選定適合的工作條件（即高壓、單道的閾值、放大器的放大倍數(shù)、成形時(shí)刻常數(shù)和多道上能譜的位置等2．調(diào)劑符合成形時(shí)刻沖寬度約為τ=μs固定符合電路任意一道“延時(shí)”于某一中間位置，改變另一道的“延時(shí)量不同“延時(shí)”時(shí)的單道計(jì)數(shù)和符合計(jì)數(shù)，作出符合曲線，求出電子學(xué)分辨時(shí)刻，并確信最正確的符合“延時(shí)3．用作偶符合源，在探頭的夾角為，其相距位置L=10、1二、14、1六的件下測(cè)出幾組n、n和n，出符合裝置的分辨時(shí)刻，并于步驟2的結(jié)果進(jìn)行比較。4．換上Co源兩頭對(duì)源的夾角選擇必然，例如θ=125

θ=180、θ=90

然跋文下該刻（算源強(qiáng)時(shí)要用兩頭的單獨(dú)計(jì)數(shù)率n及符合計(jì)數(shù)

n

，從

中減去偶然符合及本底符合計(jì)數(shù)率

，取得真符合計(jì)數(shù)率

。依照2）式算出其活度。試題1．是是關(guān)于任何放射性同位素都能夠用那個(gè)方法測(cè)定放射性強(qiáng)度？2．什緣故測(cè)量符合電路的分辨時(shí)刻τ時(shí)用Cs放源？3．本驗(yàn)中對(duì)放射源Co的度有什么限制？參考文獻(xiàn)[1]賴武等編物理電子學(xué)方式》[2]王翔編《核物理探測(cè)器其應(yīng)用》[3]LappandAndrens,NeclearRadiationPhysics.實(shí)驗(yàn)8：方向角關(guān)聯(lián)實(shí)目把握

方向角關(guān)聯(lián)的大體理論和實(shí)驗(yàn)方式。內(nèi)測(cè)定Co的和級(jí)聯(lián)躍遷角關(guān)聯(lián)線角關(guān)聯(lián)函數(shù)并與理論角關(guān)聯(lián)函數(shù)比較，

22定出級(jí)聯(lián)躍遷的能級(jí)特性。原原子核由激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，有時(shí)要持續(xù)的通過幾回躍遷，放出級(jí)聯(lián)輻。級(jí)聯(lián)放出兩個(gè)

光子的概率與他們射出方向間夾角有關(guān)的現(xiàn)象成為

-

方向角關(guān)聯(lián)，或簡(jiǎn)稱為

-

角關(guān)聯(lián)通過實(shí)驗(yàn)和理論的比較-

方向角關(guān)聯(lián)的研究能夠給出有關(guān)原子核能級(jí)的角動(dòng)量和躍遷級(jí)次的知識(shí)。目前，由于高分辨率譜儀、快符合技術(shù)和電子運(yùn)算機(jī)的應(yīng)用，角關(guān)聯(lián)的測(cè)量已有相當(dāng)高的精度。他不僅普遍用于確信原子核的衰變綱圖，而且依照角關(guān)聯(lián)函數(shù)受核外場(chǎng)作用的轉(zhuǎn)變（即擾動(dòng)角關(guān)聯(lián)用來測(cè)定原子核激發(fā)態(tài)的磁矩和電四極矩。作一種核探針，擾動(dòng)角關(guān)聯(lián)也能夠研究介質(zhì)內(nèi)部的電磁場(chǎng)性質(zhì)。他在固體物理、生物化學(xué)和冶金技術(shù)等方面有著重要的應(yīng)用價(jià)值。關(guān)于角關(guān)聯(lián)的理論，從年以已經(jīng)慢慢成立起來了。從經(jīng)典的觀點(diǎn)看，能夠把原子核看做一個(gè)古典的多極子。顯然，多極輻射是與多極矩的方向有關(guān)。例如，電偶極子輻射電磁波的強(qiáng)度在與偶極子垂直的方向上最強(qiáng)，而與偶極子平行的方向強(qiáng)度為零量力學(xué)的觀點(diǎn)看極子必然的空間取向相應(yīng)于原子核自旋必然的取向，

輻射與原子核的自旋取向有關(guān)。

衰變理論指出，圖一所示的級(jí)聯(lián)躍遷常以l(L)l(L)l表。其中L和示

1

和

2

的角動(dòng)量，、l和l別表示原子核的始態(tài)、中態(tài)和末態(tài)的自旋。圖1級(jí)輻射其角關(guān)聯(lián)函數(shù)的一樣形式為

rm

A(cosrrr

(1)W(示

1

和

2

之間夾角為相對(duì)概,(cos讓特多項(xiàng):P

P(cos(3cos

2

1Pcoscos28

(2)

必需是偶數(shù)

max

A取2L,2l,2L)中的最小值系=1,，L和L的函。一樣把它們寫成兩部份的乘積，每部份僅與一個(gè)躍遷有關(guān)，即AF(II)F(LII)ac（3）它們的數(shù)值有表可查。下表引入了一部份經(jīng)常使用系數(shù)值，共實(shí)驗(yàn)時(shí)查用。由（