电子能量测量数据处理方法.docx

数据处理：
1、测量％0、成Cs的Y能谱，拟合出各光电峰峰位并利用光电峰的峰位数据对能谱仪进行能量定标
测量得到的数值如下表格：
多道定标
能量E (MeV)
对应道址N
60Co
1.33
689. 1
1. 17MeV
599.5
,37Cs
0. 661 MeV
337.9
表1 %。、⑶Cs对能谱仪能量定标数据
由以上数据作能量一峰道址图如下:
1.3
1.0
0.9
0.8
0.7
500
能量/Mev
1.4
0.6
300350400
图1能谱仪能量定标曲线
600650700道 J：|[N
B
Linear Fit of Datal B
Linear Regression for Datal_B:
Y=A+B*XParameter Value Error
A0.01591 0.01828B0.00191 3.25113E-5
R SD N P0.99986 0.00839 30.01081
由拟合所得数据知能量E一道址N满足如卜•算式:
E=kN+ b ，其中 k=0. 002b=0. 016
2、检验高速电子动量和能量之间的关系动量能量记录：
表2夕源的不同半径处的能量道址记录
测量次数
1
2
3
4
5
6
7
8
探头位置X/cm
22.50
23. 50
25. 00
28. 00
30. 00
31.00
32. 00
33. 05
能量道址N
324.8
373.6
449.9
601.6
707.4
757.3
826.2
882.7
(i) 电子运动直径的计算公式：MX—X角8放射源初始位置：Xo=10. 20cm电子的实验能量用定标公式：E=kN+ b得到的值加上修正公式计算出
修正公式如下：电子的动量的计算公式如下：P=BeR=O. 5BeD,
其中磁感应强度步662. 78=0. 066278T
电子的相对论动能：相对论力学用动量计算的电子动能公式如下(其中c 为光速)：
E = Jp2c2 + m^c2 — m0c2
电子的经典力学动能：e = A 2m0表3不同半径处接收的8粒子实验能量计算
位苴X(cm)
道址N
直径D(cm)
实验能量
E(MeV)
能最修正 △E(MeV)
修正后实验能量
E (MeV)
22.50
324.8
12.30
0.636
0.132
0.768
23.50
373.6
13.30
0.729
0.125
0.854
25.00
449.9
14.80
0.875
0.113
0.988
28.00
601.6
17.80
1.16
0.090
1.26
30.00
707.4
19.80
137
0.075
1.44
31.00
757.3
20.80
1.46
0.067
1.53
32.00
826.2
21.80
1.59
0.060
1.65
33.05
882.7
22.85
1.70
0.052
1.75
表4实验测量、相对论力学和经典力学情况下 的动量一动能关系
动量 p(MeV/c)
修正后实验能量
E(McV)
相对论意义动能
E(McV)
经典力学意义动能
E(McV)
实验能量与相对论动 能的差值(MeV)
实验能量与相对论动
能的相对误差(％)
1.223
0.768
0.814
1.46
-0.046
-5.6337
1.322
0.854
0.907
1.71
-0.053
-5.79621
1.471
0.988
1.05
2.12
-0.058
-5.56909
1.770
1.26
1.33
3.06
-0.076
-5.69321
1.968
1.44
1.52
3.79
-0.081
-5.30187
2.068
1.53
1.62
4.18
-0.089
-5.52331
2.167
1.65
1.72
4.60
-0.062
-3.61943
2.272
1.75
1.82
5.05
-0.064
-3.51708

图2实验测量、相对论力学和经典力学情况下 的动量一动能曲线
图像分析：
相对论意义卜.的动能一动量曲线与实验获得的曲线比较接近，差值不超过0. 09MeV,并且两线儿乎平行，说明差值是由某一固定的误差照成的，有可能是定 标公式或能量修正公式不准确造成的。
而经典物理计算出的值从第一个测量点开始就比实验测量值大很多，当测量半径越大，即电子的速度越大，其与测量值之间的差距越来越大。说明在高速度 环境下经典物理学的规律已经不适用了。从而该图可以粗略验证相对论的对高速 电子的动量与能量之间的关系预测是符合实际情况的。
误差分析：
1. 仪器在寻峰的过程中，因为人为标定寻峰线间的距离和对称度产生的误差， 以及机器本身的误差导致结果的误差产生。其次定标时因为统计数目不够大, 使峰值对应的道址出现-定误差，导致之后的能量标定出现误差。就本次实 验而言，很可能因为定标方程岛心为中力的值偏小，导致实验测得能量小于 相对论动能。
2. 由于真空机存在漏气的情况导致仪器的真空度不够，会造成。粒子的散射，能 量部分被吸收，从而导致产生误差。
3. 在测量动量的时，是通过测量电子在磁场中的运动直径到的，测量直径的过 程中读数存在误差。
4. 铝制密封窗的阻挡。铝制密封窗会使得实验值偏小。△ E=0. 226-0. 00763D进 行修正，但是这个不能反映所有密封窗的阻碍度，所以修正的只是平均值。 不过不影响曲线的形状。就本实验来说，很可能是△ E中常数项0. 226偏小， 导致与相对论结果相比实验所得能虽偏小。
思考题：
1.定标时CS137光电峰处于350道附近，为什么？
答：定在350道附近，由于它的峰值对应的E为0. 661MeV,估算实验中最大E不 超过2McV,而闪烁能谱仪的道址和能量是•…对应的，为了充分利用所有道址， 增加测量精度同时又避免量程不够，故应使能量刻度不要太大。粗略计算： 102/661久338. 所以取350道比较合适。稍取大一点，让实验中出现的最大 值在900^1000之间，误差更小。