实验名称:能量刻度

一 实验目的

   1.掌握用一套标准源对谱仪进行能量刻度的方法；

   2.练习使用Origin画图软件画图、保存模版、拟合等。

二 实验仪器

1.包含闪烁体、光电倍增管、射级输出器、线性放大器、高压电源等的探头和仪器BH1324 MCA；

2.多道分析器一台；

3.标准源和 各一个。

    实验仪器图如下所示

图1  NaI（Tl）闪烁谱仪装置示意图

三 实验原理

    1.γ 射线与物质的相互作用

γ射线、韧致辐射、湮没辐射和特征x射线等，虽然它们的起源不一、能量大小不等，但都属电磁辐射。电磁辐射与物质相互作用的机制，与这些电磁辐射的起源是无关的，只与它们的能量有关，所以我们这里讨论的γ射线与物质的相互作用规律，对其它来源产生的电磁辐射也是适用的。

γ射线与物质的相互作用和带电粒子与物质的相互作用有着显著的不同。γ光子不带电，它不象带电粒子那样直接与靶物质原子电离或激发，或者发生导致辐射损失的那种碰撞，因而不能像带电粒子那样用阻止本领dE／dx和射程来描写光子在物质中的行为。带电粒子主要是通过连续地与物质原子的核外电子的许多次非弹性碰撞逐渐损失能量的，每一次碰撞中所转移的能量是很小的(小能量转移碰撞)。而γ光子与物质原子相互作用时，发生一次相互作用就导致损失其大部或全部能量(大能量转移)，光子不是完全消失就是大角度散射。γ射线穿过物质时，它的强度按指数规律衰减。

γ射线与物质相互作用，可以有许多种方式。当γ射线的能量在30Mev以下时，在所有相互作用方式中，最主要的三种是：

(1)光电效应

γ光子与靶物质原子相互作用，γ光子的全部能量转移给原子中的束缚电子，使这些电子从原子中发射出来，γ光子本身消失。

(2)康普顿效应(又称康普顿散射)

入射γ光子与原子的核外电子发生非弹性碰撞，光子的一部分能量转移给电子，使它反冲出来，而散射光子的能量和运动方向都发生了变化。

(3)电子对效应

Y光子与靶物质原子的原子核库仑场作用，光子转化为正—负电子对。

除了上述三种主要相互作用方式外，其它一些相互作用方式有：

(1)相干散射。低能光子(hv《mc)与束缚电子之间的弹性碰撞，而靶原子保持它的初始状态。碰撞后的光子能量不变，即电磁波波长不变，称汤姆逊散射或相干散射。散射光子主要沿入射方向发射。在光子能量低、靶物质原子序数大时，这种相干散射占优势。当γ光子能量高(hv≥mc)，靶物质原子序数小时，这种相干散射与康普顿散射相比，可以忽略。如前所述，康普顿散射中，散射前后光子的能量要改变，即电磁波波长发生变化，所以康昔顿散射是一种非相干散射过程。

(2)光致核反应 大于一定能量的γ光子与物质原子的原子核作用，能发射出粒子，例如(γ，n)反应。但这种相互作用的大小与其它效应相比是很小的，所以可以忽略不计。

(3)核共振反应  入射光子把原子核激发到激发态，然后退激时再放出γ光子。

这三种效应对于吸收物质的原子序数和入射光子能量都有一定的依赖关系，因此对于不同的吸收物质和能量区域，这三种效应的相对重要性是不同的。由此可得，如下图所示：

(1)对于低能γ射线和原子序数高的吸收物质，光电效应占优势。

(2)对于中能γ射线和原子序数低的吸收物质，康普顿效应占优势。

(3)对于高能γ射线和原子序数高的吸收物质，电子对效应占优势。

2.标准源射线的探测与分析

利用核辐射与某些透明物质相互作用，会使其电离、激发而发射荧光这一特性所制成闪烁探测器来探测标准源发射出的射线，而闪烁计数器的工作可分为五个相互联系的过程：

(1)射线进入闪烁体，与之发生相互作用，闪烁体吸收带电粒子能量而使原子、分子的电离和激发，    ’

(2)受激原子、分子迟激时发射荧光光子；

(3)利用反射物和光导将闪烁光子尽可能多地收集到光电倍增管的光阴极上，由于光电效应，光子在光阴极上击出光电子；

(4)光电子在光电倍增管中倍增，电子数目增加几个数量级，经过倍增的电子流在阳极负载上产生电信号；

(5)此信号由电子仪器记录和分析。

在本实验中，我们通过对所得信号的分析得出相应的谱形和数据，处理之而得到道址与能量的对应关系，完成实验。

四 实验过程

1.将两个标准源叠放在探头前，打开多道分析器和高压；

2.调节高压电源直到标准源的谱形铺满整个屏幕的三分之二；

3.开始计数，并保存结果；

4.关闭仪器，完成实验。

五 实验数据处理

    1.标准源能谱图

将实验所得到的数据导入到Origin画图软件中，得出以下能谱图，由该能谱图很显然可以得出峰1是的峰且对应的能量为0.662Mev，而峰2、3则是 的峰，且能量分别为1.17Mev和1.33Mev。由这三个峰可以得出能量与道址的关系，而完成能量刻度。

1.1画能谱图

 打开Origin画图软件，输入数据，画图。

（1）坐标轴的修改：双击坐标轴，在弹出来的对话框中修改坐标轴刻度、标题和格式、网络线等，并添加上边的横轴和右边的纵轴，同时按需要修改所添加的轴。双击坐标轴下的数字，将每个轴的数字都修改成黑体的。右键单击坐标轴的名称如A选属性，输入想要改名称如Channel Numbr并修改字体格式。

（2）关于图形的修改：双击图形，在弹出来的对话框中修改相关内容，如常规的修改画图点的形状及大小。

（3）保存模版：右键单击空白处，选保存主题，设置模板名及是否将其设置为系统默认的模版等。

（4）复制图形：右击选复制页面，再粘贴即可得到如下图像

1.2高斯拟合

以为例,先双击横轴修改刻度,则框图中就只有的能谱,然后选择左侧的“数据选择”工具移动光标卡峰,然后点工具栏分析>拟合>单峰拟合,再在对话框功能项选择Gauss点拟合即可实现高斯拟合，拟合后的图形如下所示，其中红色部分表示拟合曲线，由图中表格可以得出0.662Mev峰对应的道址约为192。

同样的方式可以拟合的两个峰，得出下图的拟合曲线，并得出两个波峰的对应的道址分别为349、397

2.能量刻度曲线

所谓的能量刻度曲线就是能量与道址之间的关系曲线，该曲线反应了实验者对多道分析器设置的每个道址所对应的能量，利用该曲线可以得出能量与道址的关系即：E(keV)=aX+b(X为道址),由此可以通过测未知能量源的道址而得出其能量。

根据上面的分析，三个峰能量与道址如下表所示：

     由上表数据利用Origin画图软件画图，然后延伸曲线，并进行线性拟合得出的能量刻度曲线及相应参数如下图所示：

由上图得出公式E(keV)=aX+b中A、B的值分别为：

         a=3.25，误差为（-0.005，+0.005）

         b=39.7，误差为（-1.6，+1.6）

即E(keV)= 3.25X+39.7

 

第二篇：能量方程实验报告

姓名：邹志焱 　　学号： 1002123125 　　班级：10021231

实验装置台号：7　　时间：20##年4月9日11时21分

实验名称：能量方程实验

一、实验目的

１、验证流体恒定总流的能量方程；

２、通过对动水力学诸多水力现象的实验分析研究，进一步掌握有压管流中动水力学的能量转换特性；

３、掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验量测技能。

二、实验方法与步骤

１、熟悉实验设备，分清哪些测管是普通测压管，哪些是毕托管测压管，以及两者功能的区别。

２、打开开关供水，使水箱充水，待水箱溢流，检查调节阀关闭后所有测压管水面是否齐平。如不平

则需查明故障原因（例连通管受阻、漏气或夹气泡等）并加以排除，直至调平。

３、打开阀１３，观察思考（１）测压水头线和总水头线的变化趋势；（２）位置水头、压强水头之

间的相互关系；（３）测点（２）、（３）测管水头同否？为什么？（４）测点（１２）、（１３）

测管水头是否不同？为什么？（５）流量增加或减少时测管水头如何变化？

４、调节阀１３开度，待流量稳定后，测计各测压管液面读数，同时测计实验流量（毕托管供演示用，

不必测记读数）。

５、改变流量２次，重复上述测量。其中一次阀门开度大到使１９号测管液面接近标尺零点。

三、实验数据

位置高度1：0cm         位置高度2：0cm       位置高度3：0cm

管径1：   14cm         管径2：  30cm        管径3：   14cm

四、实验结论

在不考虑水头损失的情况下，1,2,3处的总水头约相等。加上水头损失，1,2,3处的水头相等，即能量守恒: