X-射线的康普顿散射_第1页
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X-射线的康普顿散射 相关内容(Related topics) 康普顿效应、康普顿波长、静能、吸收、透射、动量守恒和能量守恒定理、 X-射线、不喇格方程 原理和任务(Principle and task) 用一束 X-射线照射塑胶可以得到康普顿散射。用计数管测量不同角度 X-射线散射的比例。测量时将吸收器放置在散射体的前面和后面,以致可以由先前测量透射曲线和从 X-射线的不同波长的各种强度减弱,来决定康普顿波长。 实验设备(Equipment) X-射线基本组件,35kV 09058.99 1 X-射线的角度计,35kV 09058.10 1 铜 X- 射线管的插入组件 09058.50 1 计数管,B 型 09005.00 1 晶体锂- 氟化物,裱好的 09056.05 1 X-射线基本组件的康普顿附加装置 09858.04 1 相关附件: X-射线组件软件,35kV 14407.61 1 数据线,插头/ 插座,9 针 14602.00 1 课题(Problems) 1 通过不喇格散射和作图,确定透射曲线和波长的关系。 2 使用散射体,不同角度的 X-射线散射强度是确定的。当把铝的吸收器放置在前面和后面时,强度发生减弱,在先前一样的角度下可以确定散射体,不同的透射系数液可以被计算出来。 3 用不同的透射系数和透射曲线可以决定波长的改变。 4 确定小于 90 度角的康普顿散射波长,并将与理论值相比较。 实验设备组装和实验过程(Set-up and procedure) Part1:铝放射的确定 将直径为 1mm 的隔膜管固定在插入组件 X-射线的输出管。把 X-射线仪的开关关掉,在实验设备基板面的相应的 SUB-D 套接口上连接好角度计。将计数管安装在挡板的计数管架子上,旋紧。在实验设备基板面 BNC 套接口上连接计数管线缆。 在右挡板放置计数管架,在中间放置裱好的 LiF 晶体。并将它们固定好。 推荐使用如下的设置: 阳极电压Ua=35kV, 阳极电流Ia=1mA 通过设定晶体同步选择和计算管的相对角度比为 2: 1,可以确定晶体反射的X- 射线的脉冲率N1( ),该晶体在 (7.5 -9.5 )之间以 0.1递增。 用测量时间为 100s。 在X- 射线输出和晶体间插入铝的吸收器,重复以上的过程来测量脉冲率N2( )。 用不喇格方程,计算波长 ,它是观测角 的函数: 2dsin n (1) 如果测量所得的脉冲为 N,那么测量的相对误差可以从下面的比例给出; () (2) 由于计数管的死时间90s,在高脉冲率N下,并不是所有的入射光子都被记录下来。真实脉冲N*只能通过下面关系确定: () (3) 用正确的脉冲率计算传输值,它是波长 的函数,并绘制成图。 Part2 确定康普顿散射 用塑料散射体来代替晶体。将它放置在 135的角度(见例图 2)。用孔径 d5mm的 隔膜管代替孔径 d2mm 的 隔膜管。把计数管转到 90,按下面的步骤测量脉冲率: N3:用塑料散射体,不用铝吸收器 N4:在位置 1 用塑料散射体和铝吸收器 N5:在位置 2 用塑料散射体和铝吸收器 为了测量N5,在计数管支架棒上夹紧吸收器。 为了得到精确所需,用 3*100s 的测量时间进行测量,取平均值来计算发射系数。如果需要,为了得到真实的脉冲率 N*还要考虑死时间和本底辐射。 注意: 请不要将计数管长时暴露在主辐射下。 理论和计算(Theory and evaluation) 例图 3 显示了康普顿几何散射的示意图。当从原始方向 a 的散射角处散射时,入射光子的能量将损失,而当从碰撞处角度发射电子,其能量将会有一个腰槽。 从能量守恒和动量守恒(考虑到相对电子的质量),散射光子波长的改变 作为散射角的函数,最终确定: () (4 ) 其中: 普朗克常数 h =6.625610-34Js 光速 c =2.9979 108m/s 电子的剩余质量 m09.10910-31kg 在 90散射时保持的变化叫做康普顿波长,其包含的能量: () (5) 其中,Ec时电子剩余能量。 例图 4 显示了 90康普顿散射的情况,它的反射系数; () 可以看出T1T2。 在例图 4 中记录的T 的值产生了满意的结果,波长的差别是: c( 2.5 0.4 ) pm 小角度散射的结果和理论值不是很吻合,但仍然显示了,当散射角减小时,波长差别也减

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