近代物理实验笔记

1．工业CT是计算机断层成像技术在工业中的应用。由吸收定律可知，一束初始强度为I0的射线，穿越均匀物质后，其强度减弱为。在实验过程中，根据采集到的数据，经过一定的图像重建算法，就能得到样品内部的衰减系数二维分布图，进而可以知道物体内部的组成成分和结构。

2．CT实验结束时，为什么一定要将高压调为零后才能关闭电源？

过大时瞬间电压变化会烧坏仪器内部一些自感元件，如电容；未调零就关闭，高压将击穿电容，损坏仪器。

3．CT扫描的断层间有粘连现象，分析原因。 采样时间，空气辐射，仪器震动。

II0elγ射线吸收

1．137CS射出的γ射线的能量为0.662MeV；60Co射出的γ射线的能量为1.33MeV 1居里=103毫居里=106微居里=3.7×1010Bq

2．若放射源强度10mCi，且铝材料的半吸收厚度为0.78cm，试计算当该射线通过一厚度为5cm的铝片时其强度为多少？

d1ln2u

2

II0e-u0x0.1176mCi3．γ射线经过闪烁晶体物质时，当能量在30MeV以下时在所有相互作用方式中，最主要的有三种：光电效应、电子效应、康普顿效应。

其中能γ射线和低Z吸收物质相互作用时以 为主。 电子对效应（大于1.022MeV）, 光电效应（低能），康普顿效应（1MeV）。

4．什么叫r吸收？为什么说r射线通过物质时无射程概念？谈谈对r射线与物质相互作用机制的认识。

答：⑴r射线穿过物质时，由于光电效应，电子对效应，康普顿效应，其强度就

会减弱，这种现象称为r射线吸收。

⑵r射线穿过物质时，强度逐渐减弱，按拍数规律衰减，不与物质相互作用的光子穿过吸收层，其能量保持不变，因而没有射程概念可言。 ⑶r射线会与束缚在原子中的电子、自由电子、库仑场，核子发生相互作用：光子完全吸收，弹性散射，非弹性散射。从10keV到10MeV范围内。①入射低能时以光电效应为主；②入射能量接近1mev时为康普顿效应；③入射光子能量超过1.022mev时，以电子对效应为主。

5．测NaI(TI)单晶γ谱仪的线性的意义是什么？

能量的线性就是指输出的脉冲幅度与带电粒子的能量是否有线性关系，以及线性范围的大小。

NaI(TI)单晶的荧光输出在110KeV真空

1.气压越小，真空度越高。1帕=1牛/米二次方=101325Pa

2.简述真空获得实验过程中，一种与你原来想象不一样的物理现象。简要分析原因。

3.试述一种获得高真空的仪器组合，并说明一般操作过程。（重点）

答：机械泵及油扩散泵各一台，给油扩散泵加热的电炉一只，调压器一台，复合真空计一台，高频火花发生器一只。

⑴接通冷却水，开机械泵，将三通阀往里推至死点；

⑵开启真空计测量前级低真空，开机预热一定时间后，将“加热—测量”开关置于测量位置（测量储气瓶那个），开启油扩散泵加热；

⑶对储气瓶抽气，观察热偶真空计的读数，当真空计读数达到6.7帕以上是，将三通阀向外拉到底，卡开始对真空室预抽。真空计换挡测量真空室的真空度，使其压力小于6.7帕，反复。 ⑷加热完毕之后打开高真空碟阀，同时将三通阀往里推至死点，观察热偶计读数，当低真空测量小于0.13帕时，转至高真空测量，直至机组达到极限真空度0.1帕为止。

⑸打开灯丝，电离计接通，进行高真空测量。每隔一定时间记录一次数据，随时间增加，真空度变化越来越慢，适当延长时间间隔。

⑹当真空度不再发生变化，停止高真空测量，先关灯丝，再关高真空碟阀，停止对油扩散泵加热。

⑺等油扩散泵冷却至室温后关闭机械泵和冷却水，切断电源，整理。

4.简述从物理现象看5个不同真空区域气体分子运动时的基本特征。

答:粗真空以分子相互碰撞为主，低真空中分子相互碰撞和分子与器壁碰撞不相上下，高真空主要是分子与器壁碰撞。超高真空下分子碰撞器壁的次数减少而形成一个单分子层的时间已达到数分钟以上，极高真空时分子数目极为稀少一直统计涨落现象比较严重（大于5%），经典统计规律产生了偏差。 1托=1ATM/760=133.322帕,以帕规定的标准大气压是绝对严格的，它在数值上与汞柱规定的“标准大气压”几乎相等。1mm汞柱=1.00000014托

五个真空区域：

粗真空 1.013×105 ～1.333×103Pa，760~10托 低真空 1.333×103 ～1.333×10-1 Pa，10~10-3托 高真空 1.333×10-1 ～1.333×10-6 Pa，10-3~10-8托 超高真空 1.333×10-6 ～1.333×10-10 Pa，10-8~10-12托 极高真空 <1.333×10-10 Pa。<10-12托

5.简述电离规测量高真空的原理及实验中的注意事项。

答：电离真空计由电离规管和测量电路组成。电离规管类似一个电子三极管。由

阴极，栅级和板级组成。工作时灯丝发射电子。电离栅级和与阴极之间的电子形成电流。电流的大小取决于气体分子电离数，气体电离数正比于气体压强。

6.注意事项

⑴推拉三通阀时必须迅速且必须推拉至死点；保持水的流通；必须等油扩散泵冷却至室温后，才可以关闭机械泵和冷却水，不能颠倒顺序，否则会损坏仪器；用电离真空计测量真空度必须保证真空度已经小于规定真空度才可开始测量，以免因电流过大而烧坏电离真空计。

⑵试述油扩散泵的工作原理，并说明使用过程中的注意事项及原因。 答：油扩散泵是利用气体的扩散性质制作的，其机构主要由泵体、喷嘴、导流管、

冷却水套和加热器等部分组成。在0.1帕的真空下，将扩散泵油加热到沸腾温度，产生大量油气，经导流管高速喷出。把由进气口扩散来的气体夹带着喷向下方；油气被泵体冷凝，重新变成油返回蒸发器，并释放出来夹带的气体，气体被机械泵迅速抽走，而油又被重新加热循环，如此反复。为防止扩散返回，往往使用三级喷嘴。

⑶机械泵不可关，否则被夹带出来的气体无法被抽走。加热前要先通冷却水，关机前要断开加热炉的电源，冷却后再关冷却水，然后关上通往机械泵的阀门，最后停止机械泵的工作。如果让热的油和油气遇到大量空气油就会被氧化而变性，不能达到10-6帕的真空度。

微波

1. 用二倍最小功率法测大驻波比时，大驻波S的简化计算公式为S=，其中确定波腹点的位置时，需要使用测量线和检波指示器。微波基本参数的测量中，基本参量分别是频率，功率和驻波比。

2. 简述典型微波基本参量测量系统的组成部分。

答：常用波导元件：衰减器，匹配负载，隔离器，可变？路器，环行器，固态信

号源，选频放大器，驻波测量线，功率计，检波指示器。

3.测量大驻波比时采用二倍最小值法的原因。

答：驻波比>10，波腹振幅与波节振幅的区别很大，测量线不能同时测量波腹与

波节，因此必须采用别的方法。

在微波频率测量时，旋转频率计的测微头，当频率计与被测频率谐振时，将出现波节。反映在检波指示器上是示数突然减小，选频放大器使用时，在输入被测量电压前需调整调零旋钮，使表头无信号输入时指示为零，在被测量电压接入后，需要仔细调整细调旋钮，使其仪器指示最大。

4.简述波导波长测量方法

答：为精确测定极小的的位置，可采用平均值法，即测极小点附近两点（两点在

指示器上的输出相等）的距离的坐标，然后取这两点的平均值，即得最小值点的坐标，波导波长可由两个相邻极小点的距离决定。

5.用矩形波导中场的分布原理，讨论测量线纵向开孔的理由

答：因为测量线是测量电场幅值，而在矩形波导中电场只有在纵方向振动，横向

为零，故测量线必须纵向开孔。

6.简述如何通过实验确定未知γ源的能量 ⑴射线进入闪烁体，与之发生相互作用，闪烁体吸收带电粒子能量而使原子分子电离和激发；

⑵受激原子、分子退激时发射荧光光子；

⑶利用反射物和光导将闪烁光子尽可能多的收集到光电倍增管的光阴极上，由于光电效应，光子在光阴极上击出光电子； ⑷光电子在光电倍增管中倍增，数量由一个增加到10^4~10^9个，电子流在阳极负载上产生电信号；

⑸此信号由电子仪器记录和分析。

7.单晶γ闪烁谱仪的主要性能指标：能量分辨率、线性、谱仪的稳定性、峰康？比。

探头系统兼有双重功能，要求精度高，分辨率好，生命力强？