符合测量实验报告

符合测量实验报告
【实验目的】
1、本实验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、测量符合装置的分辨时间；
3、测量Co
60绝对活度，领会符合测量的基本方法。

【实验装置】
如下图，装置包括β，γ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-8双源示波器1台，放射源Co
60，Cs
137各1个，铝挡片1个。

【实验原理】
一、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：利用符合电路来甄别选出符合事件。

符合分辨时间：时间间隔大于τ的两个脉冲才能被符合电路分辨为不同时事件，小于τ则分辨为同时时间，τ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τ的事件。

下图是电压脉冲的符合示意图。

2、延迟符合和反符合
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时间关联的事件选择出来。

选择同一时刻脉冲的符合称为瞬时符合。

选择不同时的，但有一定延迟时间联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。

3、真符合与偶然符合
一个原子核级联衰变时接连放射β和γ射线，这一对β、γ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τ时间内，这时符合电路也输出符合脉冲，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。

4、偶然符合和符合分辨时间
在符合分辨时间τ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τ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。

τ越大，偶然符合计数率也将越大。

二、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d t 时，符合计数率随延迟时间d t 的分布曲线称为延迟符合曲线。

对于瞬发事件，即发生的时间间隔远小于符合的分辨时间τ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。

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2τ，τ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
Co 60
的β-γ瞬时符合信号，作瞬时符合曲线的测量，其结果如上图(b)所示。

以瞬时符
合曲线的半宽度来定义符合分辩时间'τ(即最高符合计数率一半处的全宽度'2τ)。

'τ又称物理分辩时间。

在慢符合（s 1710≥τ）情况下，ττ=' .
三、β-γ符合测量放射源绝对活度的方法
实验装置作β-γ符合。

两个探测器都采用闪烁计数器。

β探测器用塑料闪烁体，用
来测量β粒子，它对γ射线虽然也很灵敏，但探测效率低。

γ探测器用NaI(Tl)闪烁体，并外加铝屏蔽罩，将Co 60发出的β射线完全挡住，而只能测量γ射线。

设Co 60的放射源的活度为0A (衰变数/秒)，00,c c n n n 及γβ分别表示β粒子在β探测
器中引起的计数率，γ粒子在γ探测器中引起的计数率以及β-γ真符合计数率。

则放射源的活度表示为：0
00c n n n A γβ⋅=
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0A 尚需进行一系列修正，因为实际测到的符合计数中包括了偶然符合计数、本底符合计数及γ-γ符合计数，各道计数还要扣除本底，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、β道、γ道和符合道计数的实验测定
β道：直接测得的总计数βn 并不全是β粒子的贡献，还有本底计数率b n β和由Co 60而来的γ射线引起的计数率βγn ，所以真正由β粒子引起的计数率为 )(0βγβββn n n n b +-= 根据Co 60源发出的β射线的能量，在放射源上加一块适当厚度的铝片，挡掉β射线，此时测得的β道计数率为（βγβn n b +）。

γ道：直接测得的总计数γn 包含有本底计数率b n γ；测量有源时计数率γn 及无源时本底计数率b n γ，两者之差即为计数率0γn ；真正的γ射线计数率为 b n n n γγγ-=0 符合道：因β探测器对γ也有一定的灵敏度，符合道测得的总计数率c n 包括真符合计数率0c n 偶然符合计数c n γ、Co 60两个级联γ射线在β和γ道中记录引起的真符合计数率
γγn 和两个道本底计数产生的本底计数率cb n 。

所以有cb c c c n n n n n +++=γγγ0
偶然符合的计数率c n γ可由测得γβτn n ,,计算可得γβγτn n n c 2= 在Co 60放射源上挡适当厚度的铝片，测得的两道符合计数率0cb n 为
γβγβγγτn n n n n n b cb cb )(20+++= γβγβγγτn n n n n n b cb cb )(2-0+=+
其中γβγβτn n n b )(2+是γ-γ偶然符合。

最终由β粒子在β道中的计数和γ粒子在γ道中的计数引起的真符合计数率：
0002cb c c n n n n n --=γβτ 0
002)
)((cb c b b n n n n n n n n A -----=
βγγβγββτ
2、符合法测量放射源绝对活度的误差
从0
002)
)((cb c b b n n n n n n n n A -----=
βγγβγββτ可以看到，当b n β，βγn 和b n γ较小，又有
120<<c
n n n γ
βτ和
1<<+c
cb
n n n γγ的相对误差都比c n 小很多时，放射源绝对活度0A 的相对误差为
c c A γννννγβ≈++=222
3、用β-γ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Co 60源的β-γ符合信号作瞬时符合曲线，求出物理分辨时间。

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。

【实验数据及其处理】
1、电子学分辨时间
实验数据： 自动计数时长∆
t=10s
4.0
4.2
4.4
4.6
4.8
5.0
2000
4000
6000
8000
10000
符合计数率
符合计数率
延迟时间 (us)
电子学分辨时间：τ=(4.8-4.3)/2=0.25us 2、物理分辨时间
实验数据： 自动计数时长∆t=10s
瞬时符合曲线：
4.0
4.2
4.4
4.6
4.8
5.0
-2024681012
141618符合计数率
延迟时间 (us)
符合计数率
Sine Fit of Sheet1 符合计数率
物理分辨时间：τ=(4.71-4.26)/2=0.225us 3、活度测量 实验数据：
第一次（源）
184.133n γ= 50.533n β= 6.033c n =
第二次（源加本底） 7.3b n n ββγ+= 00.866cb n =
第三次（本底）
45.4b n γ=
利用公式：0
002)
)((cb c b b n n n n n n n n A -----=
βγγβγββτ求活度。

用电子学分辨时间求出活度：1160.819/o A s =次 用物理学分辨时间求出活度：1160.817/o A s =次
【实验小结】
1、 在我们的实验中感觉符合测量不难理解，但是假若回到当时的年代，能想到这种巧
妙地测量方法也是很难的，尤其如今符合测量已经成为实现多参数测量必不可少的手段，让我们更加敬佩物理学家们。

2、 通过几次的和物理实验，最主要的是了解了核在生产生活中和科研中的相关知识，
还有用origin软件处理数据的方法。