核物理实验讲义.docVIP

实验7：符合测量 实验目的 学习符合测量的基本方法。 学会用符合方法测定60Co放射源的绝对活度。 内容 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其时间关系。 测量符合装置的分辨时间（电子学分辨时间和物理分辨时间）。 用符合方法测量60Co级联衰变放射性绝对活度。 原理 符合技术是利用电子学的方法在不同探测器的输出脉冲中把有关时间关联的时间选择出来。选择同一时刻脉冲的符合称为瞬时符合。选择不同时的，但有一定延迟时间关系的脉冲符合称为延迟符合。而排斥同一时刻脉冲或时间关联脉冲的技术就是反符合或延迟反符合。符合法是研究相关事件的一种方法。符合技术在核物理的各领域中都获得了广泛的应用，如利用瞬时符合测量放射性活度、角关联、探测器的效率、中子和射线的能量、研究核反应产物的角分布等；利用延迟符合测量核激发态的寿命、正电子和介电子的寿命、测量飞行离子的能谱、研究宇宙射线和实现多参数测量等；利用反符合可以消除光电倍增管的噪声脉冲，降低测量时的本底等，目前，它成为核科学中一项相当重要的实验技术。 符合的分辨时间 每个探测器的输出脉冲总有一定的宽度。用符合法选择同时事件的实验中，当来自不同探测器的两个脉冲的起始时间差别很小，以致符合装置不能区分它们的时间差别时，就会被当作同时事件记录下来。符合电路具有一定的时间分辨能力，把符合电路所能区分的最小时间间隔(，称为符合的分辨时间，它的大小与输入脉冲的形状、宽度以及符合电路的性能有关。 分辨时间是符合装置的基本参数，它决定了符合装置研究不同时事件（非相关事件）的时间关系所能达到的精确度。 2．真符合和偶然符合 符合事件是指两个或两个以上同时发生的时间，实际上符合事件是指相继发生时间间隔小于符合分辨时间的事件。这样符合事件就有相关性符合事件和不相关性符合事件。例如，同一个原子核级联衰变时级联放射(射线射线，或级联放射和，则(和、和便是两对相关性符合事件,其中一个事件与另一个事件都有内在的因果关系。这样具有相关性的符合事件间的符合称为真符合。再如，有两个原子核同时衰变，一个放射的与另一个放射的是一对非相关性符合事件，同时分别进入两个探测器的两个宇宙射线离子也是一对非相关性符合事件，这样不具有相关性的符合事件间的符合称它为偶然符合。 3．符合分辨时间的测量 利用测量瞬时符合曲线的方法测定分辨时间 图1 -符合实验装置 实验所用的测量装置如图1所示。用脉冲发生器作信号源，人为地改变两输出道的相对延迟时间td时，符合计数率随延迟时间td的分布曲线称为延迟符合曲线。对于瞬发事件，即事件发生的时间间隔源小于符合分辨时间(的事件，测得的延迟符合曲线成为瞬时符合曲线。如图2a所示。由于标准脉冲发生器产生的脉冲基本上没有时间离散，所以测得的瞬时符合曲线为对称的矩形分布。瞬时符合曲线的宽度定为2(，(称为电子学分辨时间。实际上，脉冲前沿的时间离散是探测器输出所固有的。用137Cs放射源的-瞬时符合信号，作瞬时符合曲线的测量，其结果如图2b所示。瞬时符合曲线的半高宽FWHM(即最大符合计数率一半处的宽度)定为2(‘， (‘称为物理分辨时间。在慢符合（( ( 10-7秒）情况下，(‘((。 图2 瞬时符合曲线 (2)偶然符合法测量分辨时间 假定两符合道输入的脉冲均为理想的矩形脉冲,其宽度为，偶然符合基数率和两路输入道的计数率分别由nrc、n1、n2表示，则 （1） 通过（1）式就可以计算出分辨时间。其中n1、n2 应是两个独立的放射源或是时间上无关联的粒子在两个探测器中分别引起的计数率；公式中nrc应纯粹是偶然符合计数率，但实际测出的符合计数率中包括本底符合计数率nb。所以实际测出的符合计数率为 其中，。 实验条件下可认为本底符合计数率nb是不变的，则n‘rc和n1n2是直线关系。通过改变放射源到探测器的距离使n‘1n‘2和n‘rc改变，作出几组nrc和n1n2数据。用最小二乘法拟和直线，就可以求出直线的斜率2和截距nb。 4．用(-(符合测量放射源60Co的绝对活度 放射源60Co衰变纲图如图3 设60Co源的绝对活度为D，(1、(2在探测器1、2中引起的计数率为n1、n2；如果探测器1、2对(1、(2得探测效率（包括立体角）分别为(r1（1）、(r2（1）和(r1（2）、(r2（2），则单道计数率n1、n2和符合计数n((可以用下面三个式子表示： 综合三式，取 图3 (r