用弹性电子测量能谱仪能量分辨率和电子倍增器的工作曲线
仪器分析原理(何金兰版)习题与解答(1)
习题与解答第1章1 为什么说光波是一种横波？答: 我们知道,当波的传播方向与其振动方向垂直时,称为横波；光波是一种电磁波, 而电磁波在空间的传播方向与其电场矢量和磁场矢量的振动平面垂直； 所以,光波是一种横波。
2 计算下列辐射的频率,波数及辐射中一个光子的能量（1） 钠线〔D 线589.0nm;（2） 波长为200cm 的射频辐射；（3） 波长为900pm 的X 射线。
解：〔1ν = c/λ =cm s cm 100.589100.31710-⋅⨯⨯⨯-=5.09×1014<Hz> ΰ = 1/λ = <589.0×10-7cm>-1 = 1.7×104<cm -1>E = h c/λ =cm s cm s J 100.589100.310626.6171034-⋅⋅⋅⨯⨯⨯⨯⨯--=3.38×10-15<J> 3 吸光度与透光率的换算（1） 将吸光度为0.01, 0.30, 1.50换算为透光率；（2） 透光率为10.0%, 75.0%, 85.5%换算为吸光度。
解：<1> ∵A=log<1/T> ∴ logT=－A=－0.01, ∴ T=10-0.01=97.7%∴ logT=－A=－0.30, ∴ T=10-0.30=50.1%∴ logT=－A=－1.50, ∴ T=10-1.50=3.16%(2) A=log<1/T>=log100/10=log10=1.00A=log<1/T>=log100/75=log1.333=0.125A=log<1/T>=log100/85.5=log1.17=0.0684 填表：5 在765 nm 波长下,水溶液中的某化合物的摩尔吸光系数为 1.54×10〔L ·mol -1·cm -1,该化合物溶液在1 cm 的吸收池中的透光率为43.2%。
材料现代分析方法(期末复习)·思考题(6～10章)
《材料现代分析方法》期末复习
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为调制信号而得到的一种像衬度，这种像衬度表示了微区化学成分的差异。 在原子序数 Z 小于40的范围内，背散射电子的产额对原子序数十分敏感。以利用背散射 电子的亮暗衬度来判断相应区域原子序数的高低，对金属及其合金进行显微组织分析。 （原子序数较高（重元素）的区域收集到的背散射电子较多， 图像较亮；而轻元素区域 图像较暗）
10. 对 p.90 例二中的单电子衍射花样进行标定。
11. 金属薄膜样品制备的基本要求有哪些？ A.薄膜对于电子束应该是“透明”的，即电子束可以穿透薄膜。一般样品厚度为50～
200nm，合适的厚度与加速电压、金属材料密度有关。加速电压越高，薄膜允许厚度越 大；材料密度越大，薄膜允许厚度越小。
B.制得的薄膜应该与大块样品具有相同的组织结构，即薄膜制备过程中材料的显微组 织和性能未发生变化。故薄膜的最后减薄只能采用无应力的化学或电化学抛光方法，以 尽量减少机械损伤或热损伤。
c.沿晶短口：是析出相、夹杂物及S、P 等有害杂质元素在晶界上偏聚使晶界强度降低 而导致的断裂。属于脆性断裂，断口无塑性变形迹象。 图像特点：断裂沿晶界发生，故断口微观特征呈冰糖块状或石块状。
3. 简述背散射电子原子序数衬度原理。 背散射电子原子序数衬度是利用 对原子序数或化学成分变化敏感 的背散射电子信号作
3、透射电镜的电子光学部分可分为哪几个系统？ 照明系统、样品室、成像系统、图像观察与记录系统。
3. 根据 p.76 图 7-3 说明透射电镜成像原理。 遵循阿贝成像原理，可以简单地描述为两次干涉作用：
（1）平行光束（入射波）受到有周期性特征物体的散射作用在后焦面上形成衍射谱， （2）各级衍射波通过干涉重新在像平面上形成反映物的特征的像。
表界面分析(XPS)
2
与电负性的关系： 随着取代基电负性增大，其化学位移正向增大。 三氟乙酸乙酯 电负性：F>O>C>H 4个碳元素所处化学环境不同
化学位移规律： 与元素价态的关系：当元素的价态增加，电子受原子核的库伦作用增加，结合能增加；当外层电子密度减少时，屏蔽作用将减弱，内层电子的结合能增加；反之则结合能将减少。
电子能谱常用激发源
激发源 电子能谱仪通常采用的激发源有三种：X射线源、真空紫外灯和电子枪。商品谱仪中将这些激发源组装在同一个样品室中，成为一个多种功能的综合能谱仪。
Ｘ射线激发源 XPS中最常用的X射线源主要由灯丝、栅极和阳极靶构成。
X射线源的主要指标是强度和线宽，一般采用K线，因为它是X射线发射谱中强度最大的。在X射线光电子能谱中最重要的两个X射线源是Mg和Al的特征K射线.
光电过程中，双电子跃迁过程属于禁阻跃迁，其几率远小于单电子跃迁几率。XPS是单电子跃迁过程，因此可准确测量其结合能。
XPS电子的结合能:
结合能是指在某一元素的原子结构中某一轨道电子和原子核结合的能量。结合能与元素种类以及所处的原子轨道有关，能量是量子化的。结合能反映了原子结构中轨道电子的信息。
对于气态分子，结合能就等于某个轨道的电离能，而对于固态中的元素，结合能还需要进行仪器功函的修正。
仪器的主要性能指标 信号强度S：以扣除背底后谱峰所包围的面积计算，是定量分析的基础； 结合能坐标的线性关系：通常用Au4f7/2、Cu 2p3/2、Ag 3d5/2三个轨道的结合能进行标定，建立能量坐标上谱峰位置和一定元素特定轨道结合能Eb的对应，定性分析基础； 能量分辨率：以扣除本底后全峰最大半高宽定义，直接影响元素化学态的准确测定。
干扰小，定性分析标示性强；
五、XPS优点：
AES表面分析方法
的Auger电子从样品表面发射。从Auger电子可以得到
如下信息：
发射的Auger电子能量
确定元素种类
Auger电子数量
元素含量
＋电子束聚焦、偏转和扫描
元素面分布
＋离子束溅射刻蚀
元素深度分布
AES是一种重要的材料成分分析技术。其最大特点是： Δ 信息来自表面 （3 - 30Å） Δ 具有微区分析能力（横向与深度分辨率好） Δ 定量分析较好
三种最基本的表面分析方法
名称 俄歇电子能谱
一次束
AES 电子
检测粒子 俄歇电子
特点
EABC＝EA-EB-EC 定量较好
高 缺点
分辨率高 轻元素不能分析
X射线光电子能谱 二次离子质谱
XPS X射线
SIMS 离子
光电子
二次离子
Ek＝hν-Eb
m/e
带有化学位移信息 检测灵敏度
表面损伤小 分辨差
（X射线不易聚焦）
在高能段 λ∝ E0.7 当俄歇电子能量为 0-
逸出深度为3－30Å， 平均逸出深度 10Å。
(4) 背向散射电子激发的俄歇发射 当背向散射电子能量≥EA，亦能使原子激发，
产生俄歇过程。 激发俄歇电子的总电流：
I = (1+r) Ip Ip：入射束流 r：背向散射二次发射系数
背向散射电子的作用，将使俄歇信息强度增加百 分之几， 这一量值随U的增大而增大，随原子序数增加而增加。
当 k小于俄歇峰的半高宽时，略去k3以上项。 得：
一次谐波振幅 ∝ dN(E)/dE
信号 →电子倍增→锁相放大(只放大频率为ω的信号) →dN(E)/dE→外圆筒电位扫描 →dN(E)/dE－E曲线
3.主要参数
单通道电子倍增器特性及性能测试分析
0 引言一些材料在收到高能粒子流碰撞后会产生大量二次电子，基于此带有多种发生装置的探测器被研发出来，经过对这类带有多种发生装置的特殊金属表明进行处理，可达到放大微末碰撞信号的目的[1]。
这种装置通过不断研发和演变，从平行板倍增器到磁电子倍增器，再到导电铅玻璃管，以及发展到单通道电子倍增器。
例如单通道倍增器作为重要的不可替代的组成部分被用于质谱仪中几十年[2-3]。
从电子倍增器的所含材料应用类型可划分为，以铜为组成部分的分立打拿极倍增管，以及目前的铝打拿极材料倍增管[4]。
前者为早期的光电倍增管，但由于长期使用过程暴露于大气环境，性能会受到一定的影响，因此后者倍增管逐渐的被推广应用。
目前单通道电子倍增器被广泛应用于各种实验室，用于测量微弱信号，具有反应速度快、测试效果高、信号放大好、噪声低等优点[5]。
但单通道电子倍增器使用过程不可避免的会有一定的使用寿命，同时长时间的使用，其信号放大增益信号也会有所衰减，若无法达到测试的要求，则需要更换新的倍增器。
因此，对电子倍增器性能的测试，是确保该电子元器件能良好发挥其作用的保障。
王晓冬等（2016）研发了单层GEM 探测器原型机，并利用x 射线对单层气体倍增器进行探测分析，测试其有效增益效果及能量分辨率，明确所研发探测器的最佳工作环境条件[6]；谭孝青等（2017）为分析盒栅式电子倍增器性能，利用三维电磁分析软件CST 进行建模，计算了不同打拿极栅网结构参数和出射电子能量条件下电子倍增器内部的电场分布、电子运动轨迹以及倍增器增益，明确了电子射线能量对倍增器测试性能的影响[7]；汪亚顺等（2017）针对电子倍增器寿命测试问题，建立了倍增器退化试验装备并进行了倍增器性能退化实验，最后提出了双恒定应力加速退化的试验分析方法[8]；尤文豪（2018）研发了一种新型的制作技术用于超大面积单通道电子倍增器探测器，并基于APV25芯片，开展了探测器位置分辨等性能的研究，验证了所研发探测器性能。
近代物理实验复习
近代物理实验弗兰克-赫兹实验1.手动模式和自动模式测量F-H曲线的方法2.计算氩原子第一激发电位的方法3.能否用氢气代替氩气做弗兰克赫兹实验,为什么不能.氢气是双原子分子,激发的能级是分子能级而非原子能级.氢气是危险气体,容易发生爆炸,而且氢气的密度比较小.4.为什么I-U曲线不是从原点开始电子由热阴极发出,刚开始加速电压主要用于消除阴极电子的散射的影响,后来电子加速,使其具有了较大的能量冲过反向拒斥电场而到达板极形成电流,并为微电流计所检验出来,故曲线不是从原点开始的.5.为什么I不会降到零随着第二栅极电压的不断增加,电子的能量也随之增加,在与氩原子相碰撞后还留下足够的能量,可以克服反向拒斥电场到达板极,这时电流又开始上升,不致下降到零.6.为什么I的下降不是陡然的因为K极发出的热电子能量是服从麦克斯韦统计分布规律,因此极电流下降不是陡然的.7.在F-H实验中,得到的I-U曲线为什么呈周期性变化当G2k间的电压达到氩原子的第一激发电位U0时电子在第二栅极附近与氩原子相碰撞,将自己从加速电场中获得的全部能量给了氩原子,即使穿过了第二栅极也不能克服反向拒斥电场而被驳回第二栅极,所以,板极电流将显着减小.随着第二栅极电压的不断增加,电子的能量也随之增加,在与氩原子碰撞后还留下足够的能量,可以克服反向拒斥电场而达到板极A,这时电流又开始上升,直到G2K间的电压是二倍的第一激发电位时,电子在UG2k间又会因第二次碰撞而失去能量,因而又会造成第二次板极电流的下降,同理,凡UG2k之间电压满足:UG2k=nU0n=1,2,3...时,板极电流IA都会相应下跌,形成规则起伏变化的I-U曲线.8.在F-H管内为什么要在板级和栅极之间加反向拒斥电压这样能保证阴极发射的热电子不会轻易到达阳极,只有穿过栅极并且动能足够大的电子才能克服这个电场到达阳极;如果没有这个排斥电压,一个电子只要稍微有的变化便不明显,实验现象动能就能到达阳极,这样也能观察到阳极电流,这样IP难以观察;9.在F-H管的I-U曲线上第一个峰的位置是否对应于氩原子的第一激发电位不是,实际的F-H管的阴极和栅极往往是不同的金属材料制成的,因此会产生接触电位差.而进入加速区的电子已经具有一定的能量,使真正加到电子上的加速电压不等于UG2k.这将影响到F-H实验曲线第一个峰的位置,是它左移或右移10.实验中,取不同的减速电压Vp时,曲线Ip－VG2应有何变化为什么答；减速电压增大时,在相同的条件下到达极板的电子所需的动能就越大,一些在较小的拒斥电压下能到达极板的电子在拒斥电压升高后就不能到达极板了;总的来说到达极板的电子数减小,因此极板电流减小;11.实验中,取不同的灯丝电压Vf时,曲线Ip－VG2应有何变化为什么答；灯丝电压变大导致灯丝实际功率变大,灯丝的温度升高,从而在其他参数不变得情况下,单位时间到达极板的电子数增加,从而极板电流增大;灯丝电压不能过高或过低;因为灯丝电压的高低,确定了阴极的工作温度,按照热电子发射的规律,影响阴极热电子的发射能力;灯丝电位低,阴极的发射电子的能力减小,使得在碰撞区与汞原子相碰撞的电子减少,从而使板极A所检测到的电流减小,给检测带来困难,从而致使曲线Ip－VG2曲线的分辨率下降；灯丝电压高,按照上面的分析,灯丝电压的提高能提高电流的分辨率;但灯丝电压高,致使阴极的热电子发射能力增加,同时电子的初速增大,引起逃逸电子增多,相邻峰、谷值的差值却减小了;能谱的测量1.射线与物质相互作用时,其损失能量方式有两种,分别是电离和激发;其中激发的方式有三种,它们是光电效应、康普顿效应和电子对效应;射线能量在30MeV 以下时2.射线与物质有哪些相互作用在能谱中如何体现答：光电效应光电峰即全能峰、康普顿散射康普顿平台和电子对效应射线能量大于时,可以发生电子对效应……;3.CsEr=的射线与物质的相互作用有哪几种形式为什么答：光电效应、康普顿散射,因为Er=＜,不会发生电子对效应;4.什么是全能峰光电峰它有什么特点在能谱中怎样寻找答：入射射线的能量全部损失在探测器灵敏体积内时,探测器输出脉冲形成的谱峰；特点是其峰位的能量对应于γ射线的能量；在能谱中最高的尖峰即为全能峰;5.什么是能量分辨率有什么作用如何测量答：其中FWHM为分布曲线极大值一半处的全宽度即半高宽, 为全能峰对应的道址；检验与比较γ谱仪性能的优劣；观察Cs谱形,调节高压和线性放大器的放大倍数,使Cs 谱形中四个峰的位置分布合适,当计数达到要求,寻找全能峰,即可求出;6. 如何测未知源的能量答：在实验中用系列γ标准源,在相同的条件下测量它们的能谱,用其全能峰峰位横坐标与其对应的已知的γ粒子能量作图,即可求出能量刻度曲线E γ=G ·x+E 0,利用这条能量刻度曲线就可以求出未知源的γ能量;7. 单道闪烁谱仪主要由哪几部分组成射线图谱测的是什么粒子的能量由探头、线性放大器、单道、定标器、线性率表、示波器、低压电源和高压电源组成;根据单道闪烁谱仪的探测原理,谱仪测量得到的图谱实际上是射线与NaI 晶体相互作用产生的次级电子能量的分布谱;因而其实质测量的是次级电子的能量; 8. 用闪烁能谱仪测量单能射线的能谱,为什么呈连续的分布由于单能γ射线所产生的这三种次级电子能量各不相同,甚至对康普顿效应是连续的,因此相应一种单能γ射线,闪烁探头输出的脉冲幅度谱也是连续的; 9. 反散射峰是怎样形成的如何从实验上减小这一效应反散射峰主要由打到光电倍增管上或晶体周围物质上后反散射回到晶体中的射线产生;射线在源衬底材料上的反散射也会对反散射峰有贡献;放射源辐射C 射线的方向具有一定的随机性,它在源衬底材料上的反散射我们无法加以控制;对于射向光电倍增管的射线我们也不能加以限制,因为最终对能谱的测量和观察全靠光电倍增管将晶体中产生的光脉冲转换成电脉冲;因此我们只能限制射向晶体周围物质的射线,这有以下两种方式：1通过加大探头和放射源之间的距离以加大射线对晶体周围物质的入射角并观察反散射峰和光电峰计数率的变化;距离改变较小时计数率的变化不明显,而距离拉得太远又影响探头的探测效果;2在放射源和探头之间加一个准直装置;10.如何从示波器上观察到的Cs脉冲波形图,判断谱仪能量分辨率的好坏谱仪的工作条件放大倍数、高压等对能量分辨率有何影响×100%因为输出幅度可以变换为射线的能量,如果线性良好,可以直接变为W=EEW表示出谱仪能够区分能量很靠近的两条谱线的本领,或者说它代表了谱仪能够分辨开两种能量很相近的能量差的相对值的极限;显然W越小越好,表示它能将靠得,即谱仪的分辨率还与入射很近的谱线分开;对于一台谱仪来说,近似地有W∝1√E粒子的能量有关;谱仪的稳定性在本实验中是很重要的,谱仪的能量分辨率,线性的正常与否与谱仪的稳定性有关;因此在测量过程中,要求谱仪始终能正常的工作,如高压电源,放大器的放大倍数,和单道脉冲分析器的甑别阈和道宽;如果谱仪不稳定则会使光电峰的位置变化或峰形畸变;在测量过程中经常要对Cs的峰位,以验证测量数据的可靠性;为避免电子仪器随温度变化的影响,在测量前仪器必须预热半小时;11.在测量未知源射线的能量时为什么要对谱仪进行刻度如何刻度答：用谱仪测量未知源射线的能量属于相对测量方法;根据谱仪测量原理可知,谱仪测量的实际上是射线与探测物质相互作用后所产生的次级电子能量的分布情况;在相同的放大条件下,每个脉冲幅度都对应射线损失的能量,在一定能量范围内,谱仪输出的脉冲幅度与次级电子能量之间呈现一定的线性关系;为确定该线性关系,需对谱仪进行能量刻度;刻度方法是首先利用一组已知能量的放射源,在相同的放大条件下,测出它们的射线在谱中相应的光电峰位置,然后做出射线能量对脉冲幅度的能量刻度曲线,这样每个脉冲幅度就对应不同的能量;实验中通常选用Cs 和60CoMeV,MeV 来进行刻度; 光学信息处理1.了解空间频率、空间频谱和空间滤波器的基本概念 答：空间频率是空间周期的倒数,是单位长度内某个空间周期性分布的物理量重复变化的次数,其量纲为L -1；空间频谱是用空间频率fx 做横坐标,空间周期函数gx 空间频率为f x =1/x 0 , 3/x 0 , 5/x 0 ,……的函数集来描述的的各项正弦项系数Sn为纵坐标得到的；空间滤波器是能够改变光信息的空间频谱的器件;2. 掌握激光光束的准直和平行光的检验准直：使光通过准直镜,射于白屏上,移动白屏,使光斑中心位置不随之改变;平行：在准直镜后面放平面平行平晶,移准直镜使白屏上出现干涉条纹,且条纹间距最大;3.掌握二维正交光栅空间滤波低通、高通、方向的实现 4. 学会阿贝成像原理关系式验证答：阿贝成像原理认为,透镜的成像过程可以分成两步：第一步是通过物的衍射光在透镜后焦面即频谱面上形成空间频谱,这是衍射所引起的“分频”作用；第二步是代表不同空间频率的各光束在像平面上相干叠加而形成物体的像,这是干涉所引起的“合成”作用;关系式：f x =x ′λF ; 5. 理解空间滤波器的意义波前变换：物通过透镜1实现了第一次傅里叶变换,空间滤波器有一个透过率函数,改变了物频谱,形成了新的频谱,经过透镜2实现第二次傅里叶变换;频谱分析：第一步发生夫琅禾费衍射,起分频作用,空间滤波器起选频作用,第二步发生干涉,起合成作用;6.光栅的空间滤波；通过滤波器的频谱与像的对应关系; 1空间滤波2滤波器滤波椭圆偏振法测量薄膜厚度、折射率和金属复折射率1.了解椭圆偏振法测量薄膜厚度折射率和金属复折射率的基本原理及思路起偏器产生的线偏振光经取向一定的1/4波片后成为特殊的椭圆偏振光,把它投射到待测样品表面时,只要起偏器取适当的透光方向,被待测样品表面反射出来的将是线偏振光;根据偏振光在反射前后的偏振状态变化振幅、相位,即可确定样品表面的光学特性;2.起偏器、检偏器、1/4波片调节的原理和方法3.学会用椭圆偏振法仿真软件测量样品的过程和数据处理4.掌握用HST-1型椭偏测厚仪测量薄膜厚度、折射率和金属复折射率的过程5.椭偏法的误差来源(1)方位角误差包括起偏器、检偏器和1／4波片方位角产生的误差,产生误差的主要原因是机械缺陷(2)光束偏离误差是由光学元件端面不严格平行造成的,光从该元件透射出来时便会有角偏离,从而影响入射角的准确测量;(3)色散误差是光源发出来的光具有一定带宽的准单色光,各光学元件和材料都对其有色散,从而影响椭偏角准确测量;(4)光源偏振元件消偏振的产生的误差,光源的偏振状态会影响消光点的测量;(5)偏振分布不均匀导致的极小值有一较宽的分布带来的误差;(6)当待测表面的实际性质和理想性质不相同时带来的模型误差;(7)样品测量点的选择也会影响椭偏角的测量;霍尔效应1.半导体霍尔效应测量能应用于判断和测量半导体材料的什么性质可以确定半导体的导电类型和载流子浓度;进一步测量霍尔系数随温度的变化,还可以确定半导体的禁带宽度、杂质的电离能及迁移率的温度特性;2.霍尔效应实验中的热磁副效应有几种如何消除其对测量结果的影响埃廷斯豪森效应,里吉-勒迪克效应,能特斯效应,不等位电势差;可通过改变流过样品上的电流和磁场方向,使V0, VN,VRL,VT从结果中除去;3.掌握半对数变温曲线中三个温区的判断和作用；掌握霍尔系数表达式、电导率表达式4.掌握根据lgR-1/T曲线计算禁带宽度的方法微波的传输特性和基本测量波导波长、驻波比、频率、功率测量方法,基本概念;微波频率范围：300MHz-300GHz,波长范围：1mm-1m1.什么是波导波长如何由波导波长求自由空间波长如何测量波导波长=2a,称为波答：微波在波导管中传输时的波长为波导波长;其中λc导截止波长,λ为自由空间波长;先将测量线终端接短路片,移动探针位置,两个相邻波节之间距离的2倍即为波导波长;2.说明测量频率的微波电路的组成,如何用吸收式直读频率计测量微波频率答：微波电路由等效电源、频率计、检波器和微安表组成;旋转频率计并观察微安表示数,当微安表示数突然变小时,读出频率及此时的读数即可;3.功率的测量反射极电压从零开始调,看功率计是否超量程,若超,调衰减器,从零开始调反射极电压;4.连接微波测试系统时,应注意哪些问题注意连接的紧密性,防止实验中微波泄漏,导致实验的准确性下降用电容-电压法测半导体杂质浓度分布1.电容-电压法适用于什么半导体二极管,其中的电容指的是什么答：单边突变pn结型半导体,电容指势垒电容;2.测量杂质浓度分布一般是低掺杂还是高掺杂浓度的一侧答：低掺杂浓度的一侧;3.反向电压V R与电容C、结宽L的关系答：,4.掌握杂质浓度N D L的表述公式以及对应的L如何计算答：5.掌握如何根据C-V曲线计算某一结宽处的杂质浓度答：根据公式可以求出曲线上某一结宽处的斜率,就可以求出来ND L;核磁共振的稳态吸收氢核、氟核信号测量方法,基本概念;1.什么叫核磁共振答：自旋不为零的粒子,如电子和质子,具有自旋磁矩;如果我们把这样的粒子放入稳恒的外磁场中,粒子的磁矩就会和外磁场相互作用使粒子的能级产生分裂,分裂若发生在原子核上则我们称为核磁共振;2.观测NMR吸收信号时要提供哪几种磁场各起什么作用各有什么要求答：两种;第一种恒磁场B使核自旋与之相互作用,核能级发生塞曼分裂,分裂为两个能级；第二种垂直于B0的B1使原子核吸收能量从低能级跃迁到高能级发生核磁共振;共振条件ω=γ?E03.NMR稳态吸收有哪两个物理过程实验中怎样才能避免饱和现象出现答；需要稳态吸收和弛豫两个过程;4.怎样利用核磁共振测量回磁比和磁场强度5.核磁共振条件是什么如何调节才能出现较理想的核磁共振信号答：核磁共振条件是：ω=γ?E0调节：加大调制场；调节边振调节使振荡器处于边缘振荡状态；通过扫场或扫频调出核磁共振信号；调节样品在磁场中的位置;6.核磁共振实验中使用的振荡器用什么特点核磁共振法测磁场的原理和方法是什么答：核磁共振实验中使用的振荡器处于边缘振荡状态;核磁共振法测磁场的原理和方法是：可选用一个已知旋磁比的样品,利用扫场或扫频,找出核磁共振信号,并且将信号调到等间距,此时满足核磁共振条件：ω=γ?E0;则可根据测出的共振频率和样品的旋磁比计算出磁场;7.实现核磁共振的两种方法是什么说明调制磁场在核磁共振实验中的作用;答：实现核磁共振的两种方法是扫场和扫频调制线圈的作用,就是用来产生一个弱的低频交变磁场Bm 迭加到稳恒磁场B上去,这样有利于寻找和观察核磁共振吸收信号;其作用原理如下：从原理公式ω=γ?E0可以看出,每一个磁场值只能对应一个射频频率发生共振吸收;而要在十几兆赫的频率范围内找到这个频率是很困难的,为了便于观察共振吸收信号,通常在稳恒磁场方向上迭加上一个弱的低频交变磁场Bm,那么此时样品所在处的实际磁场为Bm + B,由于调制磁场的幅值不大,磁场的方向仍保持不变,只是磁场的幅值随调制磁场周期性地变化,核磁矩的拉莫尔旋进角频率ω也相应地在一定范围内发生周期性的变化,这时只要将射频场的角频率ω’调节到ω’的变化范围之内,同时调制场的峰——峰值大于共振场范围,便能用示波器观察到共振吸收信号;因为只有与ω’相应的共振吸收磁场范围B’0被Bm+ B扫过的期间才能发生核磁共振,可观察到共振吸收信号,其他时刻不满足共振条件,没有共振吸收信号;磁场变化曲线在一周期内与B’在两处相交,所以在一周期内能观察到两个共振吸收信号;计算机数值模拟1.数值模拟分哪几个步骤答：1建立物理模型； 2方程和初值、边值条件的离散化；3选择适当的代数方程组求解方法；4在计算机上实现数值求解；5计算结果的诊断;2.龙格-库塔积分方法的理解答：该方法主要是在已知方程导数和初值信息的基础上进行迭代,就可以计算出以后各个时间的x、y和z值;3.X n, X n+1, dt的意义分别是什么答：Xn 表示第n个迭代点,Xn+1 为第n+1个迭代点,dt为时间步长;4.在实验中如何提高速度和位移时间的分辨率答：减小dt;5.画出程序流程带电粒子数值模拟1.数值模拟方法的特点,它与理论研究、实验研究有什么关系答：数值模拟方法是从基本的物理定律出发,用离散化变量描述物理体系的状态,然后利用计算机计算这些离散变量在基本物理定律的制约下的演变,从而体现物理过程的规律;它在理论研究和实验研究之间搭起了一座“桥梁”;数值模拟可以研究一些非常复杂的过程,而理论研究必须作出许多简化假设才能处理这些过程,简化则意味着可能丢失许多重要的因素,这就使得数值模拟可以更全面地了解一个物理过程,而且发现新的物理现象；另一方面,它能够为实验观测方案提供理论的支持,对大型实验装置进行评估,对实验条件或参数进行优化选择,以避免造成极大的经济损失和人力浪费;2.联系天气预报系统,说明蝴蝶效应的意义答：人们通常会认为测量的微小误差对天气预报的影响只是短时的,它对长时间的预报就不会有影响;但是模拟结果表明,即使是一个蝴蝶的拍打都会影响到三个月后的天气;也就是说初始条件十分微小的变化经过不断放大,对其未来状态会造成极其巨大的差别;3.倍周期如何观察答：在采用Rayleigh数rt=ro +r1 coswt 时,无论系统的初始状态如何,r1 从0增大到,在ro =时,经过较长时间的迭代DisplayAfter=50 000,此时系统形成稳定的单周期；在ro =时,稳态的双周期；在ro =时,稳态的4周期；在ro =时,稳态的64周期;4.试从实验观察,说出混沌的主要性质答： 1混沌系统是一个非线性系统,初值对混沌动力学系统有很大的影响；2混沌是一种非周期的动力学过程,它是一种无序中的有序,决不仅仅是一个无从控制的随机过程;5.如何获得x-t, x-z图解析下面语句Ifi>Display After{putpixelx10+getmaxx/2, getmaxy-z6-100, //x-z图2; }putpixeli-DisplayAfter/250,x10+getmaxx/4,WHITE; //x-t图getmaxx——取屏幕横向的最大坐标值；getmaxy——取屏幕纵向的最大坐标值;两个函数都是以屏幕左上角为坐标零点;。
γ射线能谱的测量
（一）γ射线能谱的测量摘要：本实验将了解闪烁探测器谱仪的工作原理及其使用；学习分析实验测量的137Cs和60Coγ谱之谱形和γ射线能谱的刻度测定谱仪的能量分辨率,本实验的目的是了解NaI(Tl)闪烁谱仪的原理、特性与结构，掌握NaI(Tl)闪烁谱仪的使用方法和γ射线能谱的刻度。
关键词：γ射线Na(Tl)闪烁探测器能谱图单道脉冲幅度分析器引言：闪烁探测器是利用某些物质在射线作用下会发光的特性来探测射线的仪器。
它的主要优点是：既能探测各种带电粒子，又能探测中性粒子；既能测量粒子强度，又能测量粒子能量；且探测效率高，分辨时间短。
它在核物理研究和放射性同位素测量中得到广泛的应用。
核物理的发展,不断地为核能装置的设计提供日益精确的数据,新的核技术，如核磁共振、穆斯堡尔谱学、晶体的沟道效应和阻塞效应，以及扰动角关联技术等都迅速得到应用。
核技术的广泛应用已成为现代化科学技术的标志之正文：实验原理1.闪烁谱仪结构与工作原理ＮａＩ（Ｔｌ）闪烁谱仪结构如图。
整个仪器由探头（包括闪烁体、光电倍增管、射极跟随器），高压电源，线性放大器、多道脉冲幅度分析器几部分组成。
射线通过闪烁体时，闪烁体的发光强度与射线在闪烁体内损失的能量成正比。
带电粒子（如α、β粒子）通过闪烁体时，将引起大量的分子或原子的激发和电离，这些受激的分子或原子由激发态回到基态时就放出光子；不带电的γ射线先在闪烁体内产生光电子、康普顿电子及正、负电子对（当Ｅγ＞1.02ＭｅＶ时），然后这些电子使闪烁体内的分子或原子激发和电离而发光。
闪烁体发出的光子被闪烁体外的光反射层反射，会聚到光电倍增管的光电阴极上，打出光电子。
光阴极上打出的光电子在光电倍增管中倍增出大量电子，最后为阳极吸收形成电压脉冲。
每产生一个电压脉冲就表示有一个粒子进入探测器。
由于电压脉冲幅度与粒子在闪烁体内消耗的能量（产生的光强）成正比，所以根据脉冲幅度的大小可以确定入射粒子的能量。
利用脉冲幅度分析器可以测定入射射线的能谱。
现代材料测试技术复习题及答案
现代材料测试技术复习题及答案第一页共1 页现代材料测试技术复习第一部分填空题：1、X射线从本质上说，和无线电波、可见光、γ射线一样，也是一种电磁波。
2、尽管衍射花样可以千变万化，但是它们的基本要素只有三个：即衍射线的峰位、线形、强度。
3、在X射线衍射仪法中，对X射线光源要有一个基本的要求，简单地说，对光源的基本要求是稳定、强度大、光谱纯洁。
4、利用吸收限两边质量吸收系数相差十分悬殊的特点，可制作滤波片。
5、测量X射线衍射线峰位的方法有七种，它们分别是7/8高度法、峰巅法、切线法、弦中点法、中线峰法、重心法、抛物线法。
6、X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是哈那瓦尔特索引、芬克索引、字顺索引。
7、特征X射线产生的根本原因是原子内层电子的跃迁。
8、X射线衍射仪探测器的扫描方式可分连续扫描、步进扫描、跳跃步进扫描三种。
9、实验证明，X射线管阳极靶发射出的X射线谱可分为两类：连续X射线光谱和特征X射线光谱。
10、当X射线穿过物质时，由于受到散射，光电效应等的影响，强度会减弱，这种现象称为X射线的衰减。
11、用于X射线衍射仪的探测器主要有盖革-弥勒计数管、闪烁计数管、正比计数管、固体计数管，其中闪烁计数管和正比计数管应用较为普遍。
12、光源单色化的方法：试推导布拉格方程，解释方程中各符号的意义并说明布拉格方程的应用名词解释1、X-射线的衰减：当X射线穿过物质时，由于受到散射，光电效应等的影响，强度会减弱，这种现象称为X-射线的吸收。
2、短波限：电子一次碰撞中全部能量转化为光量子，此光量子的波长3、吸收限：物质对电磁辐射的吸收随辐射频率的增大而增加至某一限度即骤然增大，称吸收限。
吸收限：引起原子内层电子跃迁的最低能量。
4、吸收限电子--hv 最长波长与原子序数有关5、短波限 hv--电子最短波长与管电压有关6、Ｘ射线：波长很短的电磁波7、特征Ｘ射线：是具有特定波长的X射线，也称单色X射线。
AES 技术解析
定性分析的任务是根据实测的直接谱的俄歇峰 或微分谱的负峰的位置识别元素。 通常是将实测谱与标准谱对比进行定性分析。 采用Perkin-Elmer公司的“俄歇电子能谱手 册”，俄歇电子能谱的定性分析过程如下: 1 利用“主要俄歇电子能量图表”，确定实测 谱中最强俄歇峰对应的可能元素(一般2~3种)。 由于元素不同化学状态产生化学位移，测得的 峰能量与标准谱的峰能量相差几个电子伏特很 正常。
若连续改变外筒上的偏转电压，就可在检测器上 依次接收到具有不同能量的俄歇电子，从能量分 析器输出的电子经电子倍增器、前置放大器后进 入脉冲计数器，最后由X-Y记录仪或荧光屏显示俄 歇电子能谱——俄歇电子数目N(E)随电子能量E的 分布曲线。 为了将微弱的俄歇电子信号从强大的背底中提取 出来，Harris提出了采用锁相放大器获得俄歇信号 微分谱的方法，即采用电子电路对电子能量分布 曲线N(E)进行微分，测量dN(E)/dE-E来识别俄歇 电子峰，这就是著名的微分法。
3 对于轻元素C、O、N、S、P等的分析 灵敏度较高。
俄歇过程与特征X射线辐射是相互竞争的过程， 当原子序数小于19时，俄歇电子产率大于90%， 小于33时，俄歇电子产率大于50%，因此，俄 歇电子能谱分析对于轻元素特别有效。
4 可进行成分的深度剖析或薄膜及界面 分析。
局限性
虽然AES应用广泛，但不能分析氢和氦元素； 定量分析的准确度不高；对多数元素的探测灵 敏度为原子分数0.1％~10%；电子束轰击损伤 和电荷积累问题限制其在有机材料、生物试样 和某些陶瓷材料中的应用；对试样要求高，表 面必须清洁(最好光滑)等。 俄歇电子能谱分析方法在理论和技术方面或实 际应用方面都还在不断发展，还需要提高定量 分析的准确性和增强横向分辨能力。
(整理)NaI晶体谱仪及γ全能谱分析(338).
中国石油大学 近代物理实验 实验报告 成 绩：班级：应用物理学09-2班 姓名：王国强 同组者：庄显丽 教师：NaI 晶体谱仪及γ全能谱分析【实验目的】1、了解闪烁探测器的结构、工作原理。
2、掌握NaI （Tl ）单晶γ闪烁能谱仪的几个性能指标和测试方法．3、观测及分析γ全能谱。
4、了解核电子学仪器的数据采集、记录方法和数据处理原理。
【实验原理】一、闪烁能谱仪测量γ能谱的原理闪烁能谱仪是利用某些荧光物质在带电粒子作用下被激发或电离后，能发射荧光（称为闪烁）的现象来测量能谱的。
这种荧光物质常称为闪烁体。
1、闪烁体的发光机制有机闪烁体包括有机晶体闪烁体、有机液体闪烁体和有机塑料闪烁体等。
最常用的无机晶体是铊激活的碘化钠单晶闪烁体，常记为NaI （Tl ），属离子型晶体。
在碘化钠晶体中掺入铊原子，其关键作用是可以在低于导带和激带的禁带中形成一些杂质能级。
这些杂质原子会捕获一些自由电子或激子到达杂质能级上，然后以发光的形式退激到价带，这就形成了闪烁过程的发光，而这种光因能量小于禁带宽度而不再被晶体吸收，不再会产生激发或电离。
这说明只有加入少量激活杂质的晶体，才能成为实用的闪烁体。
对于NaI （Tl ）单晶闪烁体而言，其发射光谱最强的波长是415 nm 的蓝紫光，其强度反映了进人闪烁体内的带电粒子能量的大小。
2、γ射线与物质的相互作用 γ射线光子与物质原子相互作用的机制主要有以下三种方式，如图9-1-1所示。
（1）光电效应当能量为E γ的入射γ光子与物质中原子的束缚电子相互作用时，光子可以把全部能量转移给某个束缚电子，使电子脱离原子束缚而发射出去，光子本身消失。
发射出去的电子称为光电子，这种过程称为光电效应。
发射光电子的动能为i e B E E -=γ （9-1-1）B i 为束缚电子所在壳层的结合能。
原子内层电子脱离原子后留下空位形成激发原子，其外部壳层的电子会填补空位并放出特征X 射线。
这种X 射线在闪烁体内很容易再产生一次新的光电效应，将能量又转移给光电子，所以闪烁体得到的能量是两次光电效应产生的光电子能量之和。
r射线能谱实验报告
实验报告 系 级 姓名 日期 No. 评分：实验题目：γ能谱及γ射线的吸收实验目的： 学习闪烁γ谱仪的工作原理和实验方法，研究吸收片对γ射线的吸收规律 实验原理：1.γ能谱的形状闪烁γ能谱仪可测得γ能谱的形状，下图所示是典型Cs 137的γ射线能谱图。
图的纵轴代表单位时间内的脉冲数目即射线强度，横轴代表脉冲幅度即反映粒子的能量值。
从能谱图上看，有几个较为明显的峰，光电峰e E ，又称全能峰，其能量就对应γ射线的能量γE 。
这是由于γ射线进入闪烁体后，由于光电效应产生光电子，能量关系见式（1），如果闪烁体大小合适，光电子停留在其中，可使光电子的全部能量被闪烁体吸收。
光电子逸出原子会留下空位，必然有外壳层上的电子跃入填充，同时放出能量i z B E =的X 射线，一般来说，闪烁体对低能Ｘ射线有很强的吸收作用，这样闪烁体就吸收了z e E E +的全部能量，所以光电峰的能量就代表γ射线的能量，对Cs 137，此能量为0.661Ｍe Ｖ。
C E 即为康普顿边界，对应反冲电子的最大能量。
背散射峰b E 是由射线与闪烁体屏蔽层等物质发生反向散射后进入闪烁体内，形成的光电峰，一般峰很小。
2．谱仪的能量刻度和分辨率 （1）谱仪的能量刻度闪烁谱仪测得的γ射线能谱的形状及其各峰对应的能量值由核素的蜕变纲图所决定，是各核素的特征反映。
但测得的光电峰所对应的脉冲幅度（即峰值在横轴上所处的位置）是与工作条件有关系的。
如光电倍增管高压改变、线性放大器放大倍数不同等，都会改变各峰位在横轴上的位置，也即改变了能量轴的刻度。
因此，应用γ谱仪测定未知射线能谱时，必须先用已知能量的核素能谱来标定谱仪的能量刻度，即给出每道所对应的能量增值Ｅ。
例如选择Cs 137的光电峰γE ＝0.661Ｍe Ｖ和Co 60的光电峰MeV E 17.11=γ、MeV E 33.12=γ等能量值，先分别测量两核素的γ能谱，得到光电峰所对应的多道分析器上的道址（若不用多道分析器，可给出各峰位所为应的单道分析器上的阈值）。
(完整版)本科核辐射测量方法考题及参考答案
成都理工大学学年第一学期《核辐射测量方法》考试试题参考答案与评分标准大题一二三四五总分得分一、名词解释（每名词3分，共18分）1. 探测效率：探测效益率是表征γ射线照射量率与探测器输出脉冲计数之间关系的重要物理参数。
2. 衰变常数：衰变常数是描述放射性核素衰变速度的物理量，指原子核在某一特定状态下，经历核自发跃迁的概率。
3. 吸收剂量：电力辐射授予某一点处单位质量物质的能量的期望值。
D=dE/dm，吸收剂量单位为戈瑞（Gy）。
4. 平均电离能：在物质中产生一个离子对所需要的平均能量。
5. 放射性活度：表征放射性核素特征的物理量，单位时间内处于特定能态的一定量的核素发生自发核转变数的期望值。
A＝ｄN/dt。
6.碰撞阻止本领：带电粒子通过物质时，在所经过的单位路程上，由于电离和激发而损失的平均能量。
二、填空题（每空0.5分，共9分）1.α射线与物质相互作用的主要形式是电离和激发。
2.铀系气态核素是222Rn；其半衰期是3.825d。
3.用γ能谱测定铀、钍、钾含量，一般选择的γ辐射体是 214Bi 、208Tl 和 40K ；其γ光子的能量分别是 1.76MeV 、 2.62MeV和 1.46MeV。
4.β＋衰变的实质是母核中的一个 质子 转变为 中子 。
5.放射性活度的单位为：Bq；照射量率的单位为：C/kg*s；能注量率的单位为 W/m2。
6.β射线与物质相互作用方式主要有电离与激发、轫致辐射和弹性散射。
三、简要回答下列问题（每题6分，共36分）1.简述NaI(Tl)探测器的特征X射线逃逸以及对谱线的影响。
解答：当γ光子在晶体内发生光电效应时，原子的相应壳层上将留一空位，当外层电子补入时，会有特征X射线或俄歇电子发出（3分）。
若光电效应发生在靠近晶体表面处时，则改特征X射线有可能逃逸出探测晶体，使入射光子在晶体内沉淀的能量小于光子能量，光子能量与在晶体内沉淀能量即差为特征X射线能量（2分）。
因此，使用Na(Tl)晶体做探测器时，碘原子K层特征射线能量为38keV，在测量的γ谱线上将会出一个能量比入射γ射线能量小28keV的碘特征射线逃逸峰（2分）。
电子束光电器件：光电倍增管的能量分辨率分析与改进
电子束光电器件：光电倍增管的能量分辨率分析与改进引言：光电倍增管是一种重要的光电器件，广泛应用于科学研究、医学影像、环境监测等领域。
它具有高增益、快速响应和低噪声等优点，但在能量分辨率方面存在一些限制。
本文旨在对光电倍增管的能量分辨率进行分析，并提供改进方法，以提高其性能。
一、光电倍增管的工作原理和结构光电倍增管是一种基于光电效应的电子检测器，由光阴极、倍增结构和收集阳极组成。
它的工作原理是当光子入射到光阴极上时，产生光电子，这些光电子经过电子倍增结构的多级倍增后，最终被收集阳极接收并测量。
光电倍增管的结构精细复杂，包括分布式传输线、镀铝膜增益结构以及细微的几何形状。
这些结构对能量分辨率的影响至关重要。
二、光电倍增管能量分辨率的定义和影响因素能量分辨率是指测量光子能量时的分辨精度，通常以全宽度半最大值（FWHM）或标准差表示。
光电倍增管的能量分辨率主要受以下因素影响：1. 光阴极材料：光电子的发射效率和能量分布由光阴极材料决定，不同材料的光电子发射特性不同，影响能量分辨率。
2. 倍增结构：倍增结构的设计和制造精度直接影响能量分辨率。
束流的传输能力、电子传输速度以及电子之间的碰撞和散射效应都会对能量分辨率产生影响。
3. 信号电子传输线：信号电子在传输线上会发生时间扩散和空间扩散，进而降低能量分辨率。
传输线的电场分布和长度都是影响因素。
4. 解调电路：解调电路是将光电倍增管产生的脉冲信号转换为能量信息的重要部分。
解调电路的设计和性能直接影响能量分辨率。
三、光电倍增管能量分辨率的改进方法为了提高光电倍增管的能量分辨率，可以采取以下改进方法：1. 优化光阴极材料：选择发射效率高、能量响应广泛且一致的材料作为光阴极，如碱金属化合物等。
通过材料的纯度提高和表面处理等方法，进一步优化光电子发射性能。
2. 优化倍增结构设计：利用先进的微纳加工技术制备高精度的倍增结构，减小回旋电子的碰撞和散射效应，提高能量分辨率。
能谱的测量-多道
云南大学物理实验教学中心实验报告课程名称：近代物理实验实验项目： 能谱的测量－多道学生姓名：朱江醒学号： 20051050148 物理科学技术学院物理系2005级数理基础科学专业指导教师：葛茂茂实验时间： 2007年 12 月 9 日 8 时 30 分至12时 30 分实验地点：四合院实验类型：教学(演示□验证□综合□设计□) 学生科研□课外开放□测试□其它□一、实验目的（1） 了解γ射线与物质相互作用的基本特性；（2） 掌握NaI(Tl)γ谱仪的工作原理及其使用方法；（3） 学会分析137Cs 单道γ能谱；（4） 测定谱仪的能量分辨率及线性。
二．实验原理1、γ射线与物质相互作用。
当γ射线的能量在30MeV 以下时，最主要的相互作用方式有三种：（1） 光电效应。
γ射线的全部能量转移给原子中的束缚电子，使这些电子从原于中发射出来，γ光子本身消失。
（2）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。
γ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。
在光电效应中，原子吸收光子的全部能量，其中一部分消耗于光电子脱离原子束缚所需的电离能，另一部分就作为光电子的动能。
所以，释放出来的光电子的能量就是入射光子能量和该束缚电子所处的电子壳层的结合能B γ之差。
虽然有一部分能量被原子的反冲核所吸收，但这部分反冲能量与γ射线能量、光电子的能量相比可以忽略。
因此，E 光电子γγE B E i ≈-= (1)即光电子动能近似等于γ射线能量。
值得注意的是，由于必须满足动量守恒定律，自由电子（非束缚电子）则不能吸收光子能量而成为光电子。
光电效应的发生除入射光子和光电子外，还需要有一个第三者参加，这第三者就是发射光子之后剩余下来的整个原子。
它带走一些反冲能量，但该能量十分小。
由于它的参加，动量和能量守恒才能满足。
新开近代物理实验讲义之一 -----NaI(T1)单晶 γ 能谱测量实验
新开近代物理实验讲义之一γ能谱测量实验-----NaI(T1)单晶γ能谱仪的简要工作原理一NaI(T1)单晶1、总体概述BH1324型微机γ多道谱仪系列的基本系统由碘化钠能谱探头、高压电源(HV)/线性放大器(AMP)、4096道模数变换器(ADC)、电脑串行接口RS-232及计算机等组成。
线性放大器将对从探测器输出的电脉冲信号进行适当的放大，然后再送入模数变换器(ADC)。
ADC的主要任务是把模拟量(电压幅度)变换为脉冲数码并对模拟量进行选择，变换出的脉冲数码经电脑接口送入计算机的一个特定内存区。
高压电源供给探测器所需高压及低压。
2、线性放大器整个放大器由输入缓冲器、第一级成形电路、第一级放大器、第二级成形器、第二级放大器、同相/反相器及输出缓冲器等六个部分组成。
两个缓冲器均为互补式射极跟随器，利用这种电路输入阻抗高，输出阻抗低的特点，使放大器的输入端与探头，输出端与ADC很好匹配，成形电路主要是为提高信噪比。
两个放大级均采用快速运算放大器LM318，每一级提供2倍、4倍和8倍的增益。
同相/反相器也由LM318集成运算放大器组成。
因为放大器输出总是接ADC，ADC输入信号要正极性，所以不管放大器输入极性如何，通过极性选择开关使输出信号为正极性。
3、模数变换器(ADC)本模数变换器是线性放电型ADC。
在幅度分析(PHA)时，微机通过串口接口给出启动电平，ADC即可工作。
在没有输入信号时，线性门开着，输入信号轻缓冲器、零点调节器、并通过线性门送到峰展宽器，输入信号向展宽器的记忆电容(CM)充电，当记忆电容的电压充电到输入信号的峰值后，展宽器的充电二级管截止，电容上的电荷保持着 (这就是所谓展宽器的意思) 。
如果输入信号在上下阈之间，快地址不产生溢出，在充放标志(CFB)脉冲产生后，将启动定相电路并关闭线性门，定相触发器(A7)的输出去控制线性放电，当记忆电容上的电压放到基线值时，展宽器因充电二级管导通而复原，此时充放标志也随之复原，并关闭时钟门。
(整理)能谱的测量-单道
云南大学物理实验教学中心实验报告课程名称：近代物理实验实验项目： 能谱的测量－单道学生姓名：朱江醒学号： 20051050148 物理科学技术学院物理系2005级数理基础科学专业指导教师：葛茂茂实验时间： 2007年 12 月 16 日 8 时 30 分至12时 30 分实验地点：四合院实验类型：教学(演示□验证□综合□设计□) 学生科研□课外开放□测试□其它□一、实验目的（1） 了解γ射线与物质相互作用的基本特性；（2） 掌握NaI(Tl)γ谱仪的工作原理及其使用方法；（3） 学会分析137Cs 单道γ能谱；（4） 测定谱仪的能量分辨率及线性。
二．实验原理1、γ射线与物质相互作用。
当γ射线的能量在30MeV 以下时，最主要的相互作用方式有三种：（1） 光电效应。
γ射线的全部能量转移给原子中的束缚电子，使这些电子从原于中发射出来，γ光子本身消失。
（2）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。
γ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。
在光电效应中，原子吸收光子的全部能量，其中一部分消耗于光电子脱离原子束缚所需的电离能，另一部分就作为光电子的动能。
所以，释放出来的光电子的能量就是入射光子能量和该束缚电子所处的电子壳层的结合能B γ之差。
虽然有一部分能量被原子的反冲核所吸收，但这部分反冲能量与γ射线能量、光电子的能量相比可以忽略。
因此，E 光电子γγE B E i ≈-= (1)即光电子动能近似等于γ射线能量。
值得注意的是，由于必须满足动量守恒定律，自由电子（非束缚电子）则不能吸收光子能量而成为光电子。
光电效应的发生除入射光子和光电子外，还需要有一个第三者参加，这第三者就是发射光子之后剩余下来的整个原子。
它带走一些反冲能量，但该能量十分小。
由于它的参加，动量和能量守恒才能满足。
材料分析测试技术_部分课后答案
材料分析测试技术部分课后答案太原理工大学材料物理0901 除夕月1-1 计算0.071nm(MoKα)和0.154nm(CuKα)的X-射线的振动频率和能量。
ν=c/λ=3*108/(0.071*10-9)=4.23*1018S-1E=hν=6.63*10-34*4.23*1018=2.8*10-15 Jν=c/λ=3*108/(0. 154*10-9)=1.95*1018S-1E=hν=6.63*10-34*2.8*1018=1.29*10-15 J1-2 计算当管电压为50kV时，电子在与靶碰撞时的速度与动能以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大动能.E=eV=1.602*10-19*50*103=8.01*10-15 Jλ=1.24/50=0.0248 nm E=8.01*10-15 J(全部转化为光子的能量)V=(2eV/m)1/2=(2*8.01*10-15/9.1*10-31)1/2=1.32*108m/s1-3分析下列荧光辐射产生的可能性，为什么？（1）用CuKαX射线激发CuKα荧光辐射；（2）用CuKβX射线激发CuKα荧光辐射；（3）用CuKαX射线激发CuLα荧光辐射。
答：根据经典原子模型，原子内的电子分布在一系列量子化的壳层上，在稳定状态下，每个壳层有一定数量的电子，他们有一定的能量。
最内层能量最低，向外能量依次增加。
根据能量关系，M、K层之间的能量差大于L、K成之间的能量差，K、L层之间的能量差大于M、L层能量差。
由于释放的特征谱线的能量等于壳层间的能量差，所以Kß的能量大于Ka 的能量，Ka能量大于La的能量。
因此在不考虑能量损失的情况下：CuKa能激发CuKa荧光辐射；（能量相同）CuKß能激发CuKa荧光辐射；（Kß>Ka）CuKa能激发CuLa荧光辐射；（Ka>la）1-4 以铅为吸收体，利用MoKα、RhKα、AgKαX射线画图，用图解法证明式（1-16）的正确性。
实验一NaI（Tl）单晶闪烁谱仪和能谱的测量
实验一NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪和γ能谱的测量引言γ射线是原子核衰变或裂变时放出的辐射，本质上它是一种能量比可见光X 射线高得多的电磁辐射。
利用γ射线和物质相互作用的规律，人们设计和制造了多种类型的探测器。
闪射探测器就是其中之一。
它是利用某些物质在射线作用下发光的特性来探测射线的仪器，既能测量射线的强度，也能测量射线的能量，在核物理研究和放射性同位素测量中得到广泛的应用。
本实验介绍一种常用的γ射线测量仪器：NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪。
实验目的⑴了解γ闪烁谱仪的原理和结构，掌握用谱仪测γ能谱的方法；⑵鉴定谱仪的基本性能，如能量分辨率、线性等。
⑶了解核电子学仪器的数据采集、记录方法和数据处理原理。
实验原理一、γ射线与物质相互作用的一般特性γ射线与物质的作用过程可以看作γ光子与物质中原子或分子碰撞而损失能量的过程。
主要的相互作用有光电效应、康普顿效应和电子对效应三种方式。
⑴光电效应.当入射γ光子与物质原子中的束缚电子作用时, γ光子把能量全部转移给某个电子,使它脱离原子的束缚变成自由电子,而γ光子本身消失掉,这种过程称为光电效应。
⑵康普顿效应. γ光子与原子的外层电子发生非弹性碰撞,一部分能量转移给电子使它脱离原子成为反冲电子,光子的能量减少了,变成闪烁光子γ',这种过程称为康普顿效应。
⑶电子对效应.当γ光子的能量大于2m0c2(m0c2=0.511MeV为电子的静止能量),即大于1.022MeV时, γ光子在原子核的库仑场作用下可能转化为一个正电子和一个负电子,这个过程称为电子对效应。
反过来,当电子在物质中耗尽动能时,便与物质中的轨道电子发生正负电子湮没,同时产生两个能量各为0.511MeV 的γ光子。
这三种效应产生的次级电子在NaI(Tl)晶体中产生闪烁发光如下图所示,表1表一、γ射线在NaI(Tl)闪烁体中相互作用的基本过程基本过程 次级电子获得的能量T1）光电效应 T=E -E (该层电子结合能) 由于单能γ射线所产生的这三种次级电子能量各不相同，甚至对康普顿效应是连续的，同此相应一种单能γ射线，闪烁探头输出的脉冲幅度谱也是连续的。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。