1、东北师范大学近代物理实验第 1 页 共 11 页实验三 符合测量实验概述符合测量技术在核物理实验各领域中有着广泛的应用，在核反应的研究中用来确定反应物的能量和角分布，在核衰变测量中可以用来研究核衰变机制，级联辐射之间的角关联，短寿命放射性核素的半衰期等。实验目的1、通过调整符合系统参量，选定工作条件，观察各级输出信号波形及时间关系；2、测量符合装置的的分辨时间；3、测量 绝对活度。co60实验装置实验装置如图所示，包括 ， 探头，线性放大器 2 个，定时单道分析器 2 个，高压电源 2 个，精密脉冲发生器 1 个，低压电源 1 个，符合电路 1 个，插件机箱 1 台，三路定标器 1 台，SR-
2、8 双源示波器 1 台，放射源 ， 各 1 个，铝挡片 1 个。Co60s37东北师范大学近代物理实验第 2 页 共 11 页实验原理1、符合法的几个基本概念1、符合事件两个或两个以上同时发生的事件称为符合事件。符合法就是利用符合电路来甄别选出符合事件的方法，2、探测器输出的脉冲总要经过放大、整形，使之具有一定的宽度，当这样的两个脉冲达到符合电路的时间间隔小于这一宽度时，将被当作同时发生的时间记录下来。时间间隔大于 的两个脉冲才能被符合电路分辨为不同时事件，小于 则分辨为同时时间， 称为符合分辨时间。符合事件实际上就是指相继发生的时间间隔小于符合分辨时间 的事件。3、延迟符合和反符合除符合电路
3、外，还发展了延迟符合与反符合电路， 选择东北师范大学近代物理实验第 3 页 共 11 页不同时的，但有一定延迟时间联系的脉冲符合称为延迟符合。而反符合电路与符合电路的逻辑功能相反，两个符合道同时有脉冲输入时，反符合无输出脉冲；两个符合道中任一道有脉冲输入时，反符合门有脉冲输出。4、真符合与偶然符合一个原子核级联衰变时接连放射 和 射线，这一对、 如果分别进入两个探测器，将两探测器输出的脉冲引到符合电路输入端时，便可输出一个符合脉冲，这种一个事件与另一个事件具有内在因果关系(即相关性)的符合输出称为真符合。对于大量的独立事件来说，两个探测器的输出信号同时发生在 时间内，这时符合电路也输出符合脉冲
4、，但这个事件是不具有时间关联的事件，这种符合称偶然符合。5、偶然符合和符合分辨时间在符合分辨时间 内的两个事件，均可能使符合装置产生一次符合计数。符合计数中包括真符合计数和偶然符合计数。每当在时间间隔 内存在两个独立事件引起的脉冲时，就可能被符合装置最为符合事件记录下来，这种符合叫偶然符合。 越大，偶然符合计数率也将越大。下图为偶然符合示意图及发生符合的脉冲间隔。东北师范大学近代物理实验第 4 页 共 11 页第一道平均计数： 第二道平均计数：1n2n第一道脉冲可能从 到 时间内进入第二道脉冲发生偶然0t0t符合，如上图。平均符合率： 第一道偶然符合计数 为： 2n cn21nrc则有 21n
5、rc可看出，减少 能够减少偶然符合概率。但 减少到一定程度会 引起时间离散，造成真符合丢失。2、测量符合分辨时间的两种方法1、偶然符合方法测量分辨时间2、利用测量瞬时符合曲线的方法来测定符合的分辨时间用脉冲发生器作脉冲信号源，人为改变两输入道的相对延迟时间 时，符合计数率随延迟时间 的分布曲线称为延迟符合曲dt dt线。对于瞬发事件，即发生的时间间隔远小于符合的分辨时间 的事件，测得的延迟符合曲线称为瞬时符合曲线，如下图（a）所示。东北师范大学近代物理实验第 5 页 共 11 页由于标准脉冲发生器产生的脉冲基本上没有时间离散，测得瞬时符合曲线为对称的矩形分布。通常把瞬时符合曲线的宽度定为 2，
6、 称为电子学分辨时间。 实际上，由探测器探测并拾取信号的过程中，辐射粒子进入探测器的时间与探测器输出的脉冲前沿之间的时距(由于光电转换传输等过程的不确定性)并不是固定不变的，该时距变化叫时间离散，脉冲前沿的时间离散是探测器输出脉冲所固有的。用放射源 的 - 瞬时符合信号，作瞬时符合曲线的测量，其Co60结果如上图(b)所示。以瞬时符合曲线的半宽度来定义符合分辩时间 (即最高符合计数率一半处的全宽度 )。 又称物理分辩 2时间。在慢符合（ ）情况下， .s1703、- 符合测量放射源绝对活度的方法实验装置作 - 符合。两个探测器都采用闪烁计数器。 探测器用塑料闪烁体，用来测量 粒子，它对 射线虽
7、然也很灵敏，但探测效率低。 探测器用 NaI(Tl)闪烁体，并外加铝屏蔽罩，将 发出的 射线完全挡住，而只能测量 射Co60东北师范大学近代物理实验第 6 页 共 11 页线。设 的放射源的活度为 (衰变数/秒)， 分别表Co60 0A00,cn及示 粒子在 探测器中引起的计数率， 粒子在 探测器中引起的计数率以及 - 真符合计数率。则放射源的活度表示为： 00cnA由上式可以看出活度只与两个输入道和符合道计数有关，与探测器的效率无关，这给测量带来很大的方便。但是从实验数据准确地得到活度 尚需进行一系列修正，因为实际测到的符0A合计数中包括了偶然符合计数、本底符合计数及 - 符合计数，各道计数
8、还要扣除本底，此外还应考虑所测核素衰变图的特点，如角关联、内转换等修正因素。1、 道、 道和符合道计数的实验测定 道：直接测得的总计数 并不全是 粒子的贡献，还有本n底计数率 和由 而来的 射线引起的计数率 ，所以真正bnCo60 n由 粒子引起的计数率为 )(0nnb根据 源发出的 射线的能量，在放射源上加一块适当厚度Co60的铝片，挡掉 射线，此时测得的 道计数率为（ ）。nb 道：直接测得的总计数 包含有本底计数率 ；测量有源时nb计数率 及无源时本底计数率 ，两者之差即为计数率 ；真nb 0正的 射线计数率为 东北师范大学近代物理实验第 7 页 共 11 页bn0符合道：因 探测器对
9、也有一定的灵敏度，符合道测得的总计数率 包括真符合计数率 偶然符合计数 、 两个级cn0cncnCo60联 射线在 和 道中记录引起的真符合计数率 和两个道本底计数产生的本底计数率 。所以有cbcbnn0偶然符合的计数率 可由测得 计算可得c ,c2在 放射源上挡适当厚度的铝片，测得的两道符合计数率Co60为0cbn nnbcbcb )(20-0其中 是 - 偶然符合。nb)(2最终由 粒子在 道中的计数和 粒子在 道中的计数引起的真符合计数率： 0002cbcnn00 )(cbcbA2、符合法测量放射源绝对活度的误差 从 可以看到，当 ， 和 较小，又有002)(cbcbnnA bnbn和
10、的相对误差都比 小很多时，放射源绝对120cn1c c活度 的相对误差为0A东北师范大学近代物理实验第 8 页 共 11 页cA223、用 - 符合测活度的限制所测的放射源的活度不能很强，受符合电路分辨时间的限制；源又不能太弱，源太弱，符合计数率很低，测量时间就要很长。因此，采用分辩时间小的符合电路，允许测量较强的放射源，偶然符合的影响也越小；但是分辨时间不能太小，当符合电路的分辨时间接近于时间离散时，同时性事件的脉冲可能因脉冲前沿离散，而成为时距大于符合分辨时间的同时性脉冲，从而被漏记。 实验内容1、按要求调节好仪器，观察输出波形与时间的关系以及单道输出和放大倍数的关系。2、测不同“延时”的
11、单道计数与符合计数，作符合曲线，求出电子学分辨时间。3、由 源的 - 符合信号作瞬时符合曲线，求出物理分辨Co60时间。4、在测物理学分辨时间的条件下，分别盖上铝片求出三个道的数据，以及撤掉源只留铝片测出本地计数率。5、计算理论活度及测量活度。实验数据处理1、电子学分辨时间东北师范大学近代物理实验第 9 页 共 11 页电子学分辨时间：=8.65-5.92=1.365us2、物理分辨时间 (计数时长 10s)瞬时符合曲线：t1.8 197 3.3 153 5 3501.9 162 3.5 141 5.1 3772 191 3.7 168 5.2 4312.1 173 3.9 143 5.3 4
12、312.3 170 4.1 143 5.4 4552.5 181 4.55 190 5.5 4602.7 159 4.6 257 5.6 4932.9 167 4.7 271 5.7 4843.1 167 4.9 346 5.8 5315.9 544 7 1008 8.6 189 9.5 1576 567 7.2 1120 8.7 128 9.6 1446.1 588 7.4 1273 8.8 175 9.7 152东北师范大学近代物理实验第 10 页 共 11 页6.2 580 7.6 1218 8.9 144 9.8 1666.3 654 7.8 1112 9 1556.4 752 8 1047 9.1 1506.5 799 8.2 963 9.2 1426.7 834 8.4 856 9.3 1326.9 900 8.5 642 9.4 151物理分辨时间：=(8.5-2.2)/2=1.1us3、活度测量源加铝 源 本底cn38.3 114.8415.5 1314.3 72.3n83038.1 8127.8 98.4=64876/s002)(cbcbnA东北师范大学近代物理实验第 11 页 共 11 页
