實驗二 宇宙線粒子計數測量

1、實驗二宇宙線粒子計數測量一、實驗原理在本次實驗中，兩個PMT連接著同一塊閃爍體，它們所輸出的信號將分別經過兩個甄 別器的甄別，隨后再進入符合電路。如果宇宙線粒子在閃爍體中沉積能量，那么兩個PMT 將會同時輸出信號，如果兩個信號的幅度均大于甄別器的閾值，那么兩個甄別器將會同時輸 出脈沖信號，這將使得符合電路輸出一個脈沖信號。如果將甄別器輸出的信號直接接入計數 器，就可以得到閃爍體單端讀出計數。如果將符合電路輸出的信號接入計數器，就可以得到 閃爍體雙端符合計數。利用閃爍體的單端讀出計數和雙端符合計數，就可以計算出偶然計數 率和宇宙線粒子計數率。二、實驗內容及步驟鞏固對基本實驗設備（PMT、閃爍體、

2、示波器等）使用的學習，搭建實驗設備。學習使用甄別器。利用調節(jié)甄別器閾值和PMT電壓壓低afterpulse。閃爍體單端讀出計數。學習使用邏輯符合模塊。閃爍體雙端符合計數。理解并計算偶然計數率，宇宙線粒子計數率。三、實驗結果與思考如何調整甄別器的閾值？甄別器的閾值可以通過調節(jié)相應的旋鈕來進行調整。如何使用示波器進行計數？本實驗中使用了計數器而非示波器來進行計數，如果要用示波器進行計數，需要調節(jié) 示波器，使其顯示總計數，再用秒表測量計數時間。為什么調節(jié)甄別器閾值和PMT電壓可以壓低afterpulse？afterpulse信號相比于真實信號幅度較小，故如果調高甄別器的閾值，就可以減少過閾 的aft

3、erpulse信號的數量，而如果調低PMT電壓，則會使信號的幅度減小，同樣能夠 減少過閾的afterpulse信號的數量。比較單端的計數率和雙端符合的計數率。單端計數率分別為 n1=754.5min-i，n2=6637.8min-i ；雙端符合計數率為nc=660.6 min-i ；其中n1和nc較為接近，而n2則遠大于n1和nc，這是因為n2所對應的PMT的噪聲特 別大，導致其輸出了很多幅度較大的噪聲信號，使得n2中混入了很多的噪聲計數。利用單端的計數率計算偶然符合計數率。實驗裝置的分辨時間為T=10.17ns ;故偶然符合計數為 nrc=2n1n2T=2*754.5*6637.8*10.1

4、7/60*10-9=1.70*10-3min-io比較雙端符合計數率與偶然符合計數率，是否相符？并解釋原因。雙端符合計數率要遠大于偶然符合計數率，這是因為雙端符合的信號中絕大部分為真 正相關的信號，偶然符合上的信號非常少。實測繆子通量是否與預期值相符，解釋原因。實驗所用的閃爍體的橫截面積為s=15.5*50=775cm2，故實測繆子通量為O=nc/s=660.6/775=0.852cm-2-min-1o可見其要比預期值小，這可能是因為閃爍體探測 器并未探測到所有通過的繆子，也可能是因為一些較小的信號淹沒在了噪聲中，并沒 有被探測到，還可能是因為對實驗所用的閃爍體的橫截面積的測量不夠精確。四、預

5、習思考題實驗中經常描述兩個信號是“同時”的，“同時的”概念是什么？假定兩個探測器的輸出信號寬度均為T，則一個信號比另一個信號超前或落后的時間小于T， 則可認為這兩個信號時“同時”的。采用閃爍體探測器時，時間與電荷是如何測量的？時間是利用甄別器來幫助測量的，電荷是通過電荷靈敏前放轉化為電壓信號來測量的。表征閃爍體探測器好壞有什么指標？能量分辨率、微分線性度、探測效率、分辨時間、時滯、時間分辨本領等。測量粒子能量有哪幾種方法？用氣體探測器進行測量、用半導體探測器進行測量、用閃爍體探測器進行測量、用切倫科夫 探測器進行測量、用氣體徑跡探測器進行測量等。實驗中“甄別閾”概念與“觸發(fā)”概念分別是什么？“

6、甄別閾”是一個設定的值，信號的幅度如果大于（或小于）這個設定的值，那么甄別器就會 輸出擁有恒定的幅度和寬度的脈沖信號。而信號的幅度滿足甄別條件，導致甄別器輸出脈沖 信號的過程，就叫做“觸發(fā)”電脈沖在電纜中傳播的速度大約是多少？大概為2*108m/so光電倍增管輸出的信號與甄別器輸出的信號什么區(qū)別？光電倍增管輸出的信號是原始的電信號，具有不同的幅度、波形和持續(xù)時間；甄別器輸出的 信號是幅度和寬度恒定的脈沖信號。用示波器測量信號時，為什么要注意“阻抗匹配”問題？探頭的阻抗匹配是指探頭與示波器電路的阻抗匹配，當阻抗不匹配時,信號會在探頭與示波 器的接口上產生反射，從而產生振蕩，導致波形變形。NIM、TTL與ECL邏輯信號的電平是多少？VOHVOLNIM412V12VTTL=2