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相对论实验(α、β磁谱仪)

2020年1月30日版本:

修改中的版本

  • 磁谱仪的原理与应用

美籍华裔实验物理学家丁肇中教授于1994年起领导阿尔法磁谱仪(Alpha Magnetic Spectrometer, AMS)实验在空间寻找反物质和暗物质。
本实验的重点是学习NaI(Tl)单晶γ能谱仪的仪器结构和功能,测量γ射线的能谱和NaI(Tl)单晶γ能谱仪的能量定标曲线,进而应用磁分离技术,测量单能电子的能量,测定单能电子物质阻止本领和半吸收厚度等。

  • γ射线能谱的测量

测量γ射线的强度和能量是核辐射探测的一个重要内容。 在核物理研究中,测量原子核的激发能级、研究核衰变、测定核寿命及进行核反应实验等,都需要测量γ射线的能谱。 在放射性同位素的工业、农业、医疗和科学研究的各种应用中,也经常使用γ射线进行各种测量和分析。 在γ射线测量工作中,NaI(Tl)单晶γ能谱仪和Ge(Li)半导体能谱仪被广泛使用。其中,由于NaI(Tl)单晶γ谱仪具有较高的探测效率,保管和使用都较为方便,所以NaI(Tl)单晶γ能谱仪应用更为广泛。

  1. 实验原理讲解(课堂讲授与教学视频观看等):学会NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪装置的仪器结构、工作原理和测量方法。
  2. 了解多道脉冲分析器在NaI(Tl)单晶γ闪烁谱测量中的数据采集及其基本功能。
  3. 分析137Cs和60Co的单能γ射线谱形;测量单晶γ闪烁谱仪的能量分辨率和线性。
  4. 单能电子物质阻止本领 和半吸收厚度的测定。

分析和修正实验结果中电子穿过NaI(Tl)闪烁探测器的铝膜和真空室的塑料薄膜时造成的能量损失。

  1. 核衰变的统计规律
  2. γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定

了解阿尔法磁谱仪(Alpha Magnetic Spectrometer, AMS)的结构、原理和应用:阿尔法磁谱仪是一个安装在国际空间站上的粒子物理试验设备,用于探测宇宙中的奇异物质,其中包括暗物质及反物质。

  1. 阅读实验教材和仪器说明书等资料,观看实验教学视频,也可以选择通过虚拟实验等方式进行实验预习。
  2. 学习放射性实验的安全知识和规章制度。实验中,要求学生掌握实验原理和方法,正确使用实验仪器,完成操作和测量,培养学生动手实践能力。
  3. 分析实验结果,比较理论模型与实验结果,进行误差处理,获得实验结论。

本实验中,实验者将从中学习到β磁谱仪测量原理、闪烁记数器的使用方法及相关实验数据处理的思想方法。

理论力学、核物理学等

  • 利用磁谱仪研究原子核的β衰变(大学物理,2010.6):

在原子核β衰变费米理论的基础上,利用近代物理实验中的磁谱仪测量了90Sr-90Y β放射源的动量分布,进而研究它的库里厄(Kurie)图.结合β衰变容许跃迁和禁戒跃迁的库里厄图特征,对实验数据进行了形状因子S1的改正,得到的数据能和90Sr-90Y β放射源的跃迁性质、原子核能级自旋和宇称相吻合,有助于学生对原子核β衰变更深入的认识和进一步扩展近物实验的研究内容。

讨论区

方老师,现在编辑的内容是γ能谱仪相关实验吧? — 乐永康 2020/01/21 00:01
乐老师好!实验中实际应用NaI(Tl)单晶γ谱仪测量的是β源和γ源,是否要修改实验名称?
方老师,γ源不具有“相对论效应”吧?我对此实验不熟呢! — 乐永康 2020/01/31 00:16
是的,γ源不具有“相对论效应”。相对论实验中,γ源用于能谱定标。请问实验名称是否需要修改?β磁谱仪实验?
方老师,谢谢回复。我开设 8-9组讨论区,希望和大家一起讨论“核物理实验教学的总体理解”一类的议题,欢迎大家讨论! — 乐永康 2020/02/12 12:50
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  • 最后更改: 2020/02/12 12:53
  • 由 xiaole