相对论效应实验的谱图的分析及其应用性探讨.pptVIP

相对论效应实验的谱图分析及其应用性探讨 一　引言 本实验利用RES-99型相对论实验谱仪测量快速电子动量与动能的关系，从而验证其符合相对论关系而非经典关系。 本文两个主要内容： 一，对其能谱曲线低能区作详细的分析，得出该区域内的小峰为Pb的特征X射线的结论，其论证过程是有新意的； 二，利用该实验谱仪和 β射线源对不同物质测量其吸收能谱，以期望拓展本实验在监测、预警及测量等方面应用。 二 实验装置与内容 基本原理 相对论中物体的动能与动量之间的关系变为： 本实验通过测出快速电子的动量与动能，并依此作出Ek-PC图，将其与经典和相对论的理论关系曲线进行比较，从而得出结论。 电子动量可由磁谱仪上标尺读数间接给出。 实验关系曲线 根据不同动量的电子对应的动能值作图并与经典曲线和相对论曲线比较（如图2 所示）。 原始实验数据 从图表中可以清楚地看到高速运动的电子其行为在一定误差范围内严格符合相对论的理论，从而无可置疑地证明了相对论理论的正确性; 三　　能谱问题的分析 根据探测器的结构，它们可能是Pb、I、 Fe、 Tl等元素。 考虑到Tl含量的稀少，其形成的谱线强度有限，我们排除了元素Tl。 作为NaI闪烁体的组成元素I，其发射的光子在光电倍增管的驰豫时间内被一并输出，含在了入射电子的单能峰里面。 而Fe壳在Pb防护层的外侧，经过Pb的两次屏蔽Fe的特征射线不可能这这么强。 因此，特征X射线的小峰，只能是散射或透射的电子打在探头周围的 Pb防护层所发出的 。 探测器结构 补充验证实验 　注意到β射线源发射出的电子，其强度随能量的升高而降低，故可以从上表和右图比较看出这些电子打在Pb屏蔽板上的X射线强度是与入射电子的强度成正比的。这与X射线理论相符。 采用低能区能量标定的局限性 Devare和Tandon曾测量了由探测器的非线性响应所引起的单能峰向较高能量方向的漂移。 图5中也能看出低于0.2MeV后整个响应曲线完全失去线性了。 而分辨率要求较高的低能定标源难以获得，即我们不能使用对低能区定标的办法确定峰值。 四　　实验的应用性拓展 β射线在工业生产与日常生活中有着广泛的用途：常被用到在线测量、气体监测以及污染预警等各个方面。但大多数是直接利用β放射源测量射线强度变化，灵敏度比较低，误差也不小。 本实验中β磁谱仪发挥了重要作用，它将天然β放射源发出的连续谱，分离成能量分辨率很高的单能快速电子，这就能利用β射线单能谱能量与强度两个方面来对一些物质进行测量，尤其是利用能量的变化可以提高检测灵敏度，本文便对这些应用作初步的分析。 六　参考文献 [1] 复旦大学，清华大学等合编 原子核物理实验方法 原子能出版社 [2] 戴亚飞，罗成林. 快速电子验证相对论效应实验中几个问题的分析 大学物理实验 ，2003，16（1）. [3] 刘运祚 主编 常见放射性核素衰变纲图 原子能出版社 [4] C.E.Crouthamel Applied Gamma-Ray Spectrometry Pergamon Press [5] 李星洪等编 辐射防护基础 原子能出版社 [6] 同济大学物理系近代物理实验室编 相对论效应系列实验讲义 谢鸣 感谢陆景彬老师对我的全面指导以及其他老师的大力支持！ 感谢同组成员王新民、李相林等的通力合作和佟超等同学提出的宝贵意见！ * * 本实验所用 RES—99型 相对论效应 实验谱仪的 构造如右图1 所示． 经典力学中物体的动能与动量之间的关系为： 图2 快速电子关系曲线与经典和相对论关系的比较 电子与物质相互作用比较复杂，当其能量在4MeV以下时，主要作用有电离、激发、散射以及韧致辐射等情况，而且这四种情况也因具体能量大小作用有强有弱。 图3 电子的辐射损失和电离损失 图4 不同能量电子的能谱图与无放射源下的本底计数 这是我们在不同能量下测量的谱图曲线。 我们注意到此区中有一明显的小而有规律的峰位，根据这一系列图的一致性，可以推测其形成机理。 这条峰的能量并不随着入射电子的能量大小而变化，根据前面电子与物质相互作用类型的分析，这条谱线只能是某元素的X谱线，而且由于轫致辐射发出