符合測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、東北師范大學(xué)近代物理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三 符合測(cè)量 實(shí)驗(yàn)概述 符合測(cè)量技術(shù)在核物理實(shí)驗(yàn)各領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，在核反應(yīng)的研究中用來(lái)確定反應(yīng)物的能量和角分布，在核衰變測(cè)量中可以用來(lái)研究核衰變機(jī)制，級(jí)聯(lián)輻射之間的角關(guān)聯(lián)，短壽命放射性核素的半衰期等。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 通過(guò)調(diào)整符合系統(tǒng)參量，選定工作條件，觀察各級(jí)輸出信號(hào)波形及時(shí)間關(guān)系；2、 測(cè)量符合裝置的的分辨時(shí)間；3、 測(cè)量絕對(duì)活度。實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，包括，探頭，線性放大器2個(gè)，定時(shí)單道分析器2個(gè)，高壓電源2個(gè)，精密脈沖發(fā)生器1個(gè)，低壓電源1個(gè)，符合電路1個(gè)，插件機(jī)箱1臺(tái)，三路定標(biāo)器1臺(tái)，SR-8雙源示波器1臺(tái)，放射源，各1個(gè)，鋁擋片1個(gè)。實(shí)驗(yàn)原理1、

2、符合法的幾個(gè)基本概念1、 符合事件 兩個(gè)或兩個(gè)以上同時(shí)發(fā)生的事件稱為符合事件。符合法就是利用符合電路來(lái)甄別選出符合事件的方法，2、 探測(cè)器輸出的脈沖總要經(jīng)過(guò)放大、整形，使之具有一定的寬度，當(dāng)這樣的兩個(gè)脈沖達(dá)到符合電路的時(shí)間間隔小于這一寬度時(shí)，將被當(dāng)作同時(shí)發(fā)生的時(shí)間記錄下來(lái)。時(shí)間間隔大于的兩個(gè)脈沖才能被符合電路分辨為不同時(shí)事件，小于則分辨為同時(shí)時(shí)間，稱為符合分辨時(shí)間。符合事件實(shí)際上就是指相繼發(fā)生的時(shí)間間隔小于符合分辨時(shí)間的事件。3、 延遲符合和反符合 除符合電路外，還發(fā)展了延遲符合與反符合電路， 選擇不同時(shí)的，但有一定延遲時(shí)間聯(lián)系的脈沖符合稱為延遲符合。而反符合電路與符合電路的邏輯功能相反，兩個(gè)

3、符合道同時(shí)有脈沖輸入時(shí)，反符合無(wú)輸出脈沖；兩個(gè)符合道中任一道有脈沖輸入時(shí)，反符合門有脈沖輸出。4、 真符合與偶然符合 一個(gè)原子核級(jí)聯(lián)衰變時(shí)接連放射和射線，這一對(duì)、如果分別進(jìn)入兩個(gè)探測(cè)器，將兩探測(cè)器輸出的脈沖引到符合電路輸入端時(shí)，便可輸出一個(gè)符合脈沖，這種一個(gè)事件與另一個(gè)事件具有內(nèi)在因果關(guān)系(即相關(guān)性)的符合輸出稱為真符合。 對(duì)于大量的獨(dú)立事件來(lái)說(shuō)，兩個(gè)探測(cè)器的輸出信號(hào)同時(shí)發(fā)生在時(shí)間內(nèi)，這時(shí)符合電路也輸出符合脈沖，但這個(gè)事件是不具有時(shí)間關(guān)聯(lián)的事件，這種符合稱偶然符合。5、 偶然符合和符合分辨時(shí)間在符合分辨時(shí)間內(nèi)的兩個(gè)事件，均可能使符合裝置產(chǎn)生一次符合計(jì)數(shù)。符合計(jì)數(shù)中包括真符合計(jì)數(shù)和偶然符合計(jì)數(shù)。

4、每當(dāng)在時(shí)間間隔內(nèi)存在兩個(gè)獨(dú)立事件引起的脈沖時(shí)，就可能被符合裝置最為符合事件記錄下來(lái)，這種符合叫偶然符合。越大，偶然符合計(jì)數(shù)率也將越大。 下圖為偶然符合示意圖及發(fā)生符合的脈沖間隔。第一道平均計(jì)數(shù)： 第二道平均計(jì)數(shù)：第一道脈沖可能從到時(shí)間內(nèi)進(jìn)入第二道脈沖發(fā)生偶然符合，如上圖。平均符合率： 第一道偶然符合計(jì)數(shù)為： 則有可看出，減少能夠減少偶然符合概率。但減少到一定程度會(huì)引起時(shí)間離散，造成真符合丟失。2、 測(cè)量符合分辨時(shí)間的兩種方法1、 偶然符合方法測(cè)量分辨時(shí)間2、 利用測(cè)量瞬時(shí)符合曲線的方法來(lái)測(cè)定符合的分辨時(shí)間 用脈沖發(fā)生器作脈沖信號(hào)源，人為改變兩輸入道的相對(duì)延遲時(shí)間時(shí)，符合計(jì)數(shù)率隨延遲時(shí)間的分布曲

5、線稱為延遲符合曲線。對(duì)于瞬發(fā)事件，即發(fā)生的時(shí)間間隔遠(yuǎn)小于符合的分辨時(shí)間的事件，測(cè)得的延遲符合曲線稱為瞬時(shí)符合曲線，如下圖（a）所示。 由于標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖基本上沒(méi)有時(shí)間離散，測(cè)得瞬時(shí)符合曲線為對(duì)稱的矩形分布。通常把瞬時(shí)符合曲線的寬度定為2，稱為電子學(xué)分辨時(shí)間。 實(shí)際上，由探測(cè)器探測(cè)并拾取信號(hào)的過(guò)程中，輻射粒子進(jìn)入探測(cè)器的時(shí)間與探測(cè)器輸出的脈沖前沿之間的時(shí)距(由于光電轉(zhuǎn)換傳輸?shù)冗^(guò)程的不確定性)并不是固定不變的，該時(shí)距變化叫時(shí)間離散，脈沖前沿的時(shí)間離散是探測(cè)器輸出脈沖所固有的。用放射源的-瞬時(shí)符合信號(hào)，作瞬時(shí)符合曲線的測(cè)量，其結(jié)果如上圖(b)所示。以瞬時(shí)符合曲線的半寬度來(lái)定義符合分辯時(shí)間(

6、即最高符合計(jì)數(shù)率一半處的全寬度)。又稱物理分辯時(shí)間。在慢符合（）情況下， .3、 -符合測(cè)量放射源絕對(duì)活度的方法 實(shí)驗(yàn)裝置作-符合。兩個(gè)探測(cè)器都采用閃爍計(jì)數(shù)器。探測(cè)器用塑料閃爍體，用來(lái)測(cè)量粒子，它對(duì)射線雖然也很靈敏，但探測(cè)效率低。探測(cè)器用NaI(Tl)閃爍體，并外加鋁屏蔽罩，將發(fā)出的射線完全擋住，而只能測(cè)量射線。 設(shè)的放射源的活度為(衰變數(shù)/秒)，分別表示粒子在探測(cè)器中引起的計(jì)數(shù)率，粒子在探測(cè)器中引起的計(jì)數(shù)率以及-真符合計(jì)數(shù)率。則放射源的活度表示為： 由上式可以看出活度只與兩個(gè)輸入道和符合道計(jì)數(shù)有關(guān)，與探測(cè)器的效率無(wú)關(guān)，這給測(cè)量帶來(lái)很大的方便。但是從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地得到活度尚需進(jìn)行一系列修正，因

7、為實(shí)際測(cè)到的符合計(jì)數(shù)中包括了偶然符合計(jì)數(shù)、本底符合計(jì)數(shù)及-符合計(jì)數(shù)，各道計(jì)數(shù)還要扣除本底，此外還應(yīng)考慮所測(cè)核素衰變圖的特點(diǎn)，如角關(guān)聯(lián)、內(nèi)轉(zhuǎn)換等修正因素。1、 道、道和符合道計(jì)數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定 道：直接測(cè)得的總計(jì)數(shù)并不全是粒子的貢獻(xiàn)，還有本底計(jì)數(shù)率和由而來(lái)的射線引起的計(jì)數(shù)率，所以真正由粒子引起的計(jì)數(shù)率為 根據(jù)源發(fā)出的射線的能量，在放射源上加一塊適當(dāng)厚度的鋁片，擋掉射線，此時(shí)測(cè)得的道計(jì)數(shù)率為（）。道：直接測(cè)得的總計(jì)數(shù)包含有本底計(jì)數(shù)率；測(cè)量有源時(shí)計(jì)數(shù)率及無(wú)源時(shí)本底計(jì)數(shù)率，兩者之差即為計(jì)數(shù)率；真正的射線計(jì)數(shù)率為 符合道：因探測(cè)器對(duì)也有一定的靈敏度，符合道測(cè)得的總計(jì)數(shù)率包括真符合計(jì)數(shù)率偶然符合計(jì)數(shù)、兩個(gè)級(jí)聯(lián)

8、射線在和道中記錄引起的真符合計(jì)數(shù)率和兩個(gè)道本底計(jì)數(shù)產(chǎn)生的本底計(jì)數(shù)率。所以有偶然符合的計(jì)數(shù)率可由測(cè)得計(jì)算可得在放射源上擋適當(dāng)厚度的鋁片，測(cè)得的兩道符合計(jì)數(shù)率為其中是-偶然符合。最終由粒子在道中的計(jì)數(shù)和粒子在道中的計(jì)數(shù)引起的真符合計(jì)數(shù)率： 2、 符合法測(cè)量放射源絕對(duì)活度的誤差 從可以看到，當(dāng)，和較小，又有和的相對(duì)誤差都比小很多時(shí)，放射源絕對(duì)活度的相對(duì)誤差為3、 用-符合測(cè)活度的限制所測(cè)的放射源的活度不能很強(qiáng)，受符合電路分辨時(shí)間的限制；源又不能太弱，源太弱，符合計(jì)數(shù)率很低，測(cè)量時(shí)間就要很長(zhǎng)。因此，采用分辯時(shí)間小的符合電路，允許測(cè)量較強(qiáng)的放射源，偶然符合的影響也越小；但是分辨時(shí)間不能太小，當(dāng)符合電路的

9、分辨時(shí)間接近于時(shí)間離散時(shí)，同時(shí)性事件的脈沖可能因脈沖前沿離散，而成為時(shí)距大于符合分辨時(shí)間的同時(shí)性脈沖，從而被漏記。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 按要求調(diào)節(jié)好儀器，觀察輸出波形與時(shí)間的關(guān)系以及單道輸出和放大倍數(shù)的關(guān)系。2、 測(cè)不同“延時(shí)”的單道計(jì)數(shù)與符合計(jì)數(shù)，作符合曲線，求出電子學(xué)分辨時(shí)間。3、 由源的-符合信號(hào)作瞬時(shí)符合曲線，求出物理分辨時(shí)間。4、 在測(cè)物理學(xué)分辨時(shí)間的條件下，分別蓋上鋁片求出三個(gè)道的數(shù)據(jù)，以及撤掉源只留鋁片測(cè)出本地計(jì)數(shù)率。5、 計(jì)算理論活度及測(cè)量活度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理1、 電子學(xué)分辨時(shí)間電子學(xué)分辨時(shí)間：=8.65-5.92=1.365us2、 物理分辨時(shí)間 (計(jì)數(shù)時(shí)長(zhǎng)10s)瞬時(shí)符合曲線：t1.81973.315353501.91623.51415.137721913.71685.24312.11733.91435.34312.31704.11435.44552.51814.551905.54602.71594.62575.64932.91674.72715.74843.11674.93465.85315.9544710088.61899.515765677.211208.71289.61446.15887.412738.81759.71526.25807.612188.91449.81666.36547.8111291556.4752810479.1