近代物理实验-实验步骤-总结

实验步骤2.1γ射线能谱的测量我们用RES-02型相对论效应实验谱仪测量γ射线能谱，其由闪烁体、光电倍增管和相应的电子仪器三个主要部分组成。以137Cs或60Co作为放射源，射线先进入闪烁体，γ射与其中物质可能通过发生光电效应、康普顿效应和电子对效应产生次级电子，产生的次级电子电离和激发闪烁体分子，其退激时产生的大量光子通过反射物质集中向光电倍增管射去，并在光电倍增管各打拿极上发生倍增，接着被阳极收集并在其负载上建立电信号，然后通过射极跟随器，最后经由电缆将信号传输到电子仪器中。其中NaI（Tl）单晶γ闪烁能谱仪的主要指标是能量分辨率、线性度与能量刻度、稳定性。基于闪烁能谱仪对137Cs、60Co的γ能谱测量时的影响，在这里我以60Co为例。实验时我们先打开电脑再打开分析器对其预热半小时，接着打开谱仪的罩子调节倍增管使其尽可能的接近γ放射源，盖回罩子后小心地打开放射源盖子，然后调节分析器使其高压和放大倍数分别处于700V和0.3倍，打开电脑中的多道数据处理软件将参数设置为道数：512、扫描时间：500s（若放射源为137Cs道数：512、扫描时间：300s）并将中央道数线移至320道（若放射源为137Cs则将中央道数线移至160道）点击图标开始测量，观察全能峰是否位于320道，若没有位于320道，通过清零调压后再进行测量如此循环往复直至其全能峰位于320道保存图像并记录下总计数率、计数、半高宽、道数、净面积、分辨率、高压和放大倍数，我们用手轮将倍增管往左右各移一次点击开始图标进行测量和记录实验数据，盖上放射源。通过比较三组实验数据的计数选出计数最高的一组作为最终数据并打印出相应的能谱图。以137Cs作为放射源亦进行上述的操作。最后分析实验所得能谱图，分析其中的全能峰、康普顿平台和反散色峰。2.2γ射线的吸收和物质吸收系数的µ测定实验室我们测量铝片和铅板对137Cs放出的γ射线的吸收情况。我们在上面实验的基础上进行实验操作，即将罩子打开，松开螺丝使倍增管向后移动一定的距离，放上铁架台，它与放射源间距离可以放下四片铝片，接着调动倍增管让其尽可能与铁架台靠近，盖回罩子后小心地打开放射源盖子，参数设置为道数：512、扫描时间：500s并将中央道数线移至160道，点击图标开始测量，观察全能峰是否位于160道，若没有位于160道，通过清零调压后再进行测量如此循环往复直至其全能峰位于160道并记录下总计数率、计数、半高宽、道数、净面积、分辨率、高压和放大倍数。我们分别在放射源和探测器之间加0,1,2，3,4片以知质量厚度吸收片（所加吸收片能吸收γ射线70%以上）进行测量和记录实验数据，同理，我们将铝片变成铅板分别在放射源和探测器之间加0,1,2，3,4片以知质量厚度吸收片进行测量和记录实验数据，最后盖上放射源。最后利用实验数据测出物质吸收系数µ，在测量物质吸收系数µ时，为了消除密度的影响，我们用质量厚度来表示吸收体厚度，其表达式：I(R)=I0e-µm/ρ（3）IO、I分别是穿过物质前、后的γ射线强度通过该公式我们可以推导出-µm/ρ=(lnN2-lnN1)/(R2-R1）（其中N为某一时刻的计数率，R为质量厚度），我们可以根据统计学的思想分析出板分别为0,1,2,3,4时的N，R，经过计算可以得到10组-µm/ρ计算值，并通过计算求其平均，将所得平均乘以相应的物质密度，就可以得到该物质的吸收系数。实验二为了得到铜块的ct扫描图像。首先，我们先打开CD-50BGA+型CT实验仪，它由射线源、转动和平移机械装置、探测器电路、采集电路和图像重建与处理等子系统构成，为保证扫描质量测量进行预热15-30分钟，将铜环放置在平台中央并按压，然后观察并调整平台使得红色激光恰好扫在扫描物上沿。接着，我们打开计算机上的CD50BGA软件并进行参数设置（实验员姓名，实验员班级，实验员院系及班级，实验内容，试件名称：铜块，主要材质：铜，扫描实验：扫描一，视场直径：40cm，图像尺寸：128*128，采样时间：0.5）。然后，对工作台进行系统诊断，点击软件中“系统诊断”，对其进行正向平移、反向平移、正向旋转、反向旋转，检查无误后，点击“退出”，打开放射源，点击“开始测量”。最后，得出CT扫描图像后，对其进行图像处理，如对比度/亮度，灰度拉伸使得所得图像更叫清晰。实验三实验电路已经连好的状态下，打开DH4861B型三厘米波长功率计,DH388AO选频放器,DH1121C型微波信号源分别预热半小时，15分钟，半小时。我们用两个三项通道开关将检波器与主通道相连，调节BD1103型波长表并观察检波指示器，若发现其值突然下降，那么下降点即为微波与该腔内波长谐振，根据相应的波长表读数就可以得出微波信号的频率。接着我们将第一个三项通道连至探针处，我们在功率计上就可以读出微波的绝对功率。然后我们利用两个三项开关测量四个物质的驻波比，我们首先将通道通向探针，发现其是一个小驻波比，那么我们在选频放大器上找到其最大电压值，并将最大电压调到满刻度处，并读出多组最大电压值和最小的电压值，根据公式就可以得出其驻波比。接着，我们将通道通向物质一，发现其是中驻波比，我们根据小驻波比的实验方法得到选频放大器上将最大电压调到满刻度处，并读出多组最大电压值和最小的电压值得到相应其驻波比。然后，我们测量物质二的驻波比，通过选频放大器发现是大驻波比，我们首先在在选频放大器上找到其最大电压值，并将最大电压调到满刻度处，然后在最低点的左右两边同样的电压值处（实验中我们取电压10V处）读出其在三厘米波导测量线上的位置，得到相应的X1',X1'',X2',X2''，测量多组后我们调节增益用百分表测量最小值电压两倍处的位置W1和W2。最后，我们将通道通向吸收腔，发现其是大驻波比，我们就按照测量物质二的步骤测量吸收腔的驻波比，得到相应的实验数据（X1'，X1''，X2'，X2''，W1，W2）。实验四已知X射线的波长λ和氯化钠晶体晶面指数，测定氯化钠晶体的晶格常数。我们利用X射线实验装置仪器，将氯化钠单晶固定在靶台上，使得氯化钠晶体的上表面与靶台的凸槽的下沿对齐。接着，打开计算机，启动软件“X-rayApparatus”按或F4键清屏。然后，设置X光管的高压U=35.0KV，电流I=1.00mA测量时间Δt=7s，角步幅，按COUPLED键，再按键，设置下限角为4.0o,又按键设置上限角为24o；按SCAN键进行自动扫描；扫描完毕后，按或F2键存储文件。根据实验数据得到三级衍射的各峰的数据，在已知氯化钠晶体的晶面指数和X射线的波长λ，测量氯化钠晶体的晶格常数。同理，若知道X射线波长和氟化钡晶体的晶格常数，可以用同样的方法得到氟化钡晶体的晶面指数。实验五1.观察光抽运信号先将DH807A型光磁共振实验装置电源的水平场和垂直场左旋至最小处，接着按下开关，预热三十分钟，观察DH807A型光磁共振实验装置辅助源的池温、灯温的显示灯亮。然后，在辅助源扫场方式上选择方波，接着调大扫场幅度，并设置扫场方向和地磁场水平分量方向相反，预置垂直场电流为0.07A（抵消地磁场垂直分量）。接着旋转偏振片的角度，调节扫场幅度及垂直场大小（0.048A）和方向，使光抽运信号幅度最大。再仔细调节光路聚焦，使光抽运信号幅度最大。2.测量g因子我们将扫场方式设置为“三角波”，调节水平场方向与地磁场水平分量和扫场方向相同，接着打开射频信号发射器，调节频率记录数据，调节水平场方向与地磁场水平分量和扫场方向相同，调节水平场大小，然后调节水平场大小，关闭射频信号发射器可以发现4个共振信号，并记下其中两个对应三角波波谷的共振信号所对应水平场大小I1,I2。下面调节水平场方向与地磁场水平分量和扫场方向相反，按相同的方法，得到两个对应三角波波谷的共振信号所对应水平场大小I1,I2。为了减小实验误差，我们通过改变频率，再按上面的方法多组实验数据。实验六为了获得高真空，实验中我们先按住气阀对腔体进行充气。接着接通电源，打开2X-4旋片真空泵和FZh-2B型复合真空计，将三通阀拉到底让机械泵把腔体抽成低真空，同时打开热偶规管将复合真空计旋钮打至测量低真空的“测量档”，记录下对应时间的真空度。然后，将三通阀推至底部，是机械泵把储气瓶抽成低真空。然后，打开水循环系统，另冷凝水通过，并使电炉丝接通电源让其对油扩散泵加热40分钟，期间我们不能关闭机械泵，且不时观察水管中冷凝水是否流出，若没有流出应立即关闭电炉丝。下一步，使蝶阀顺时针旋转接通腔体和油扩散泵，打开电离规管将复合真空计旋钮打至测量高真空的“测量档”，记录下对应时间的真空度直至体内真空度达到10-3并不再有明显的起伏时停止测量。最后，我们关闭真空计，再逆时针转动蝶阀使腔体和油扩散泵隔离，然后让冷凝水和机械泵继续工作，直到2-3小时后扩散泵冷却，关冷凝水和机械泵。实验七首先，我们打开多道探测器后，打开计算机“多道软件”。接着，在工具栏中点击“清除”将原来设置的背景光删除，并点击“背景”采集现有环境的背景光。然后，利用多道软件点击“检索”将中心波长设定580nm，检索完毕后打开汞灯使其对准狭缝，点击“实时采集”，观察汞灯光谱，若得到的光谱不细锐或没有光谱出现，我们通过调节狭缝的大小得到细锐的汞光谱。紧接着，点击“手动定标”选定第一个