近代物理實驗-實驗步驟-總結

實驗步驟2.1γ射線能譜的測量我們用RES-02型相對論效應實驗譜儀測量γ射線能譜，其由閃爍體、光電倍增管和相應的電子儀器三個主要部分組成。以137Cs或60Co作為放射源，射線先進入閃爍體，γ射與其中物質可能通過發(fā)生光電效應、康普頓效應和電子對效應產生次級電子，產生的次級電子電離和激發(fā)閃爍體分子，其退激時產生的大量光子通過反射物質集中向光電倍增管射去，并在光電倍增管各打拿極上發(fā)生倍增，接著被陽極收集并在其負載上建立電信號，然后通過射極跟隨器，最后經由電纜將信號傳輸?shù)诫娮觾x器中。其中NaI（Tl）單晶γ閃爍能譜儀的主要指標是能量分辨率、線性度與能量刻度、穩(wěn)定性。基于閃爍能譜儀對137Cs、60Co的γ能譜測量時的影響，在這里我以60Co為例。實驗時我們先打開電腦再打開分析器對其預熱半小時，接著打開譜儀的罩子調節(jié)倍增管使其盡可能的接近γ放射源，蓋回罩子后小心地打開放射源蓋子，然后調節(jié)分析器使其高壓和放大倍數(shù)分別處于700V和0.3倍，打開電腦中的多道數(shù)據處理軟件將參數(shù)設置為道數(shù)：512、掃描時間：500s（若放射源為137Cs道數(shù)：512、掃描時間：300s）并將中央道數(shù)線移至320道（若放射源為137Cs則將中央道數(shù)線移至160道）點擊圖標開始測量，觀察全能峰是否位于320道，若沒有位于320道，通過清零調壓后再進行測量如此循環(huán)往復直至其全能峰位于320道保存圖像并記錄下總計數(shù)率、計數(shù)、半高寬、道數(shù)、凈面積、分辨率、高壓和放大倍數(shù)，我們用手輪將倍增管往左右各移一次點擊開始圖標進行測量和記錄實驗數(shù)據，蓋上放射源。通過比較三組實驗數(shù)據的計數(shù)選出計數(shù)最高的一組作為最終數(shù)據并打印出相應的能譜圖。以137Cs作為放射源亦進行上述的操作。最后分析實驗所得能譜圖，分析其中的全能峰、康普頓平臺和反散色峰。2.2γ射線的吸收和物質吸收系數(shù)的μ測定實驗室我們測量鋁片和鉛板對137Cs放出的γ射線的吸收情況。我們在上面實驗的基礎上進行實驗操作，即將罩子打開，松開螺絲使倍增管向后移動一定的距離，放上鐵架臺，它與放射源間距離可以放下四片鋁片，接著調動倍增管讓其盡可能與鐵架臺靠近，蓋回罩子后小心地打開放射源蓋子，參數(shù)設置為道數(shù)：512、掃描時間：500s并將中央道數(shù)線移至160道，點擊圖標開始測量，觀察全能峰是否位于160道，若沒有位于160道，通過清零調壓后再進行測量如此循環(huán)往復直至其全能峰位于160道并記錄下總計數(shù)率、計數(shù)、半高寬、道數(shù)、凈面積、分辨率、高壓和放大倍數(shù)。我們分別在放射源和探測器之間加0,1,2，3,4片以知質量厚度吸收片（所加吸收片能吸收γ射線70%以上）進行測量和記錄實驗數(shù)據，同理，我們將鋁片變成鉛板分別在放射源和探測器之間加0,1,2，3,4片以知質量厚度吸收片進行測量和記錄實驗數(shù)據，最后蓋上放射源。最后利用實驗數(shù)據測出物質吸收系數(shù)μ，在測量物質吸收系數(shù)μ時，為了消除密度的影響，我們用質量厚度來表示吸收體厚度，其表達式：I(R)=I0e-μm/ρ（3）IO、I分別是穿過物質前、后的γ射線強度通過該公式我們可以推導出-μm/ρ=(lnN2-lnN1)/(R2-R1）（其中N為某一時刻的計數(shù)率，R為質量厚度），我們可以根據統(tǒng)計學的思想分析出板分別為0,1,2,3,4時的N，R，經過計算可以得到10組-μm/ρ計算值，并通過計算求其平均，將所得平均乘以相應的物質密度，就可以得到該物質的吸收系數(shù)。實驗二為了得到銅塊的ct掃描圖像。首先，我們先打開CD-50BGA+型CT實驗儀，它由射線源、轉動和平移機械裝置、探測器電路、采集電路和圖像重建與處理等子系統(tǒng)構成，為保證掃描質量測量進行預熱15-30分鐘，將銅環(huán)放置在平臺中央并按壓，然后觀察并調整平臺使得紅色激光恰好掃在掃描物上沿。接著，我們打開計算機上的CD50BGA軟件并進行參數(shù)設置（實驗員姓名，實驗員班級，實驗員院系及班級，實驗內容，試件名稱：銅塊，主要材質：銅，掃描實驗：掃描一，視場直徑：40cm，圖像尺寸：128*128，采樣時間：0.5）。然后，對工作臺進行系統(tǒng)診斷，點擊軟件中“系統(tǒng)診斷”，對其進行正向平移、反向平移、正向旋轉、反向旋轉，檢查無誤后，點擊“退出”，打開放射源，點擊“開始測量”。最后，得出CT掃描圖像后，對其進行圖像處理，如對比度/亮度，灰度拉伸使得所得圖像更叫清晰。實驗三實驗電路已經連好的狀態(tài)下，打開DH4861B型三厘米波長功率計,DH388AO選頻放器,DH1121C型微波信號源分別預熱半小時，15分鐘，半小時。我們用兩個三項通道開關將檢波器與主通道相連，調節(jié)BD1103型波長表并觀察檢波指示器，若發(fā)現(xiàn)其值突然下降，那么下降點即為微波與該腔內波長諧振，根據相應的波長表讀數(shù)就可以得出微波信號的頻率。接著我們將第一個三項通道連至探針處，我們在功率計上就可以讀出微波的絕對功率。然后我們利用兩個三項開關測量四個物質的駐波比，我們首先將通道通向探針，發(fā)現(xiàn)其是一個小駐波比，那么我們在選頻放大器上找到其最大電壓值，并將最大電壓調到滿刻度處，并讀出多組最大電壓值和最小的電壓值，根據公式就可以得出其駐波比。接著，我們將通道通向物質一，發(fā)現(xiàn)其是中駐波比，我們根據小駐波比的實驗方法得到選頻放大器上將最大電壓調到滿刻度處，并讀出多組最大電壓值和最小的電壓值得到相應其駐波比。然后，我們測量物質二的駐波比，通過選頻放大器發(fā)現(xiàn)是大駐波比，我們首先在在選頻放大器上找到其最大電壓值，并將最大電壓調到滿刻度處，然后在最低點的左右兩邊同樣的電壓值處（實驗中我們取電壓10V處）讀出其在三厘米波導測量線上的位置，得到相應的X1',X1'',X2',X2''，測量多組后我們調節(jié)增益用百分表測量最小值電壓兩倍處的位置W1和W2。最后，我們將通道通向吸收腔，發(fā)現(xiàn)其是大駐波比，我們就按照測量物質二的步驟測量吸收腔的駐波比，得到相應的實驗數(shù)據（X1'，X1''，X2'，X2''，W1，W2）。實驗四已知X射線的波長λ和氯化鈉晶體晶面指數(shù)，測定氯化鈉晶體的晶格常數(shù)。我們利用X射線實驗裝置儀器，將氯化鈉單晶固定在靶臺上，使得氯化鈉晶體的上表面與靶臺的凸槽的下沿對齊。接著，打開計算機，啟動軟件“X-rayApparatus”按或F4鍵清屏。然后，設置X光管的高壓U=35.0KV，電流I=1.00mA測量時間Δt=7s，角步幅，按COUPLED鍵，再按鍵，設置下限角為4.0o,又按鍵設置上限角為24o；按SCAN鍵進行自動掃描；掃描完畢后，按或F2鍵存儲文件。根據實驗數(shù)據得到三級衍射的各峰的數(shù)據，在已知氯化鈉晶體的晶面指數(shù)和X射線的波長λ，測量氯化鈉晶體的晶格常數(shù)。同理，若知道X射線波長和氟化鋇晶體的晶格常數(shù)，可以用同樣的方法得到氟化鋇晶體的晶面指數(shù)。實驗五1.觀察光抽運信號先將DH807A型光磁共振實驗裝置電源的水平場和垂直場左旋至最小處，接著按下開關，預熱三十分鐘，觀察DH807A型光磁共振實驗裝置輔助源的池溫、燈溫的顯示燈亮。然后，在輔助源掃場方式上選擇方波，接著調大掃場幅度，并設置掃場方向和地磁場水平分量方向相反，預置垂直場電流為0.07A（抵消地磁場垂直分量）。接著旋轉偏振片的角度，調節(jié)掃場幅度及垂直場大?。?.048A）和方向，使光抽運信號幅度最大。再仔細調節(jié)光路聚焦，使光抽運信號幅度最大。2.測量g因子我們將掃場方式設置為“三角波”，調節(jié)水平場方向與地磁場水平分量和掃場方向相同，接著打開射頻信號發(fā)射器，調節(jié)頻率記錄數(shù)據，調節(jié)水平場方向與地磁場水平分量和掃場方向相同，調節(jié)水平場大小，然后調節(jié)水平場大小，關閉射頻信號發(fā)射器可以發(fā)現(xiàn)4個共振信號，并記下其中兩個對應三角波波谷的共振信號所對應水平場大小I1,I2。下面調節(jié)水平場方向與地磁場水平分量和掃場方向相反，按相同的方法，得到兩個對應三角波波谷的共振信號所對應水平場大小I1,I2。為了減小實驗誤差，我們通過改變頻率，再按上面的方法多組實驗數(shù)據。實驗六為了獲得高真空，實驗中我們先按住氣閥對腔體進行充氣。接著接通電源，打開2X-4旋片真空泵和FZh-2B型復合真空計，將三通閥拉到底讓機械泵把腔體抽成低真空，同時打開熱偶規(guī)管將復合真空計旋鈕打至測量低真空的“測量檔”，記錄下對應時間的真空度。然后，將三通閥推至底部，是機械泵把儲氣瓶抽成低真空。然后，打開水循環(huán)系統(tǒng)，另冷凝水通過，并使電爐絲接通電源讓其對油擴散泵加熱40分鐘，期間我們不能關閉機械泵，且不時觀察水管中冷凝水是否流出，若沒有流出應立即關閉電爐絲。下一步，使蝶閥順時針旋轉接通腔體和油擴散泵，打開電離規(guī)管將復合真空計旋鈕打至測量高真空的“測量檔”，記錄下對應時間的真空度直至體內真空度達到10-3并不再有明顯的起伏時停止測量。最后，我們關閉真空計，再逆時針轉動蝶閥使腔體和油擴散泵隔離，然后讓冷凝水和機械泵繼續(xù)工作，直到2-3小時后擴散泵冷卻，關冷凝水和機械泵。實驗七首先，我們打開多道探測器后，打開計算機“多道軟件”。接著，在工具欄中點擊“清除”將原來設置的背景光刪除，并點擊“背景”采集現(xiàn)有環(huán)境的背景光。然后，利用多道軟件點擊“檢索”將中心波長設定580nm，檢索完畢后打開汞燈使其對準狹縫，點擊“實時采集”，觀察汞燈光譜，若得到的光譜不細銳或沒有光譜出現(xiàn)，我們通過調節(jié)狹縫的大小得到細銳的汞光譜。緊接著，點擊“手動定標”選定第一個