卢瑟福散射实验报告

卢瑟福散射实验报告

实验步骤：

1.测量α粒子在空气中的射程，计算α粒子的能量E

a) 将空靶插入卡槽，测量靶到探头的距离l 1 和源到探头的距离l 2 ，并记录室温T

b) 盖上真空室上盖，开启机械泵电源将真空室抽真空。

c) 打开测量软件，从-5°测到5°,以1°为步长测α粒子能谱峰区计数，每个角度测

60s，确定物理0°角；

d) 靶台转至物理0°角，测ROI 计数120s；

e) 关闭电磁阀2，缓慢放气至6.0kPa 左右后停止放气。

f) 在6~30kPa 范围测气压对计数的影响，测4 个点（连同气压为0 的点共至少5 个

点），每点测120s。

g) 绘制P-N曲线，得到α粒子的平均射程及能量

2.验证关系

a) 缓慢放完气后，打开真空室盖子，换上金靶，合上盖子抽真空。

b) 在-5°~5°范围以1°为步长测α粒子能谱峰区计数，每个角度测90s，确定物理0°角；

c) 在10°~25°范围选5 个角度测散射计数，每个角度根据计数率调整测量时间。

d）绘制N-θ曲线，并与理论值比较。

数据分析：

1.α粒子射程及能量

确定物理零度角：

角度/°-5-4-3-2-1

选区计数7362573675698316199151905

改变真空室气压，记录120s内探测器计数，绘制P-N关系图

对曲线进行线性拟合，得到N = -2750.3P + 150823 ，相关系数R² = 0.988

由解析式可推得，P=0时N0=150823，N=N0/2时P=27.42kPa。此时源到探测器距离l2即平均射程。

由，得到室温24.3℃，P=27.42kPa时空气密度

∴由可解出E=2.323MeV

2.验证关系

角度/°-3-2-10

选区计数6628693767876437

改变散射角，测散射计数，绘制N-θ图

散射角/°1013161922

时间/s2001503006001000

选区计数57682173197919541453

，对曲线进行线性拟合，斜率即K=0.0016.

做图像，与理论计算值比较

121416182022

th eta d eg ree

0.005

0.010

0.015

K K theta relation

相对误差

思考题

2. 有偏差，而且在θ较大时更加明显，主要原因在于卢瑟福散射公式本身所推论的是一个概率，只有当实验时间趋于无穷时才会完全相符，但由于客观原因的限制我们无法利用更长的时间来获得更加准确的数据，因此随机性的因素便会较大的影响实验的结果。

此外，实验中真空室的纯度及零度角整的偏差也会对实验结果造成影响。（本次实验中较为准确的零度应在2度附近，但因为实验仪器的精度无法进一步校准）

3.