電子分光の実験をしてみました。 電子銃から平行平板に電圧をかけ、電子増倍管を設置しました。そこから色

電子分光の実験をしてみました。
電子銃から平行平板に電圧をかけ、電子増倍管を設置しました。そこから色んな計測器を経てマルチチャンネル波高分析器に使いPCに出力させました。
そのときのグラフが以下の写真です。

横軸がchannel、縦軸がcountとなっていますが横軸のchannelの意味がイマイチわかりません。縦軸は電子の数というのは理解しています。

channelというのは電圧なのでしょうか？

どなたかご教授ください。

No.5 ベストアンサー 回答者： himagene 回答日時： 2024/04/22 21:59

波高分析器というのを分かっていますか？これは電気パルスの数をパルスの高さに応じてそれぞれのチャンネルに割り振るものです。

パルスの高さがエネルギーに比例する場合は横軸はエネルギーに比例し、パルスの高さが電荷量（一度に入る電子数）に比例する場合の横軸はパルスとして飛び込んだ電子数に比例します。
＞電子増倍管を設置しました。そこから色んな計測器を経てマルチチャンネル波高分析器
「電子増倍管」は飛び込んだ電子の数を増やして計測可能な大きなパルスにするための真空管です。普通は電子増倍管の前に色々な分析器を入れます。電子増倍管の後ろに「色んな計測器」と書いてありますがどんな計測器ですか。計測器ではなくて増幅器？　
使っているのは本当に電子増倍管ですか光電子増倍管ではありませんか。その前にシンチレータはついていませんか？
＞3.8kV~4.6kVまで変更したのですが山の形の中央値が右にずれて
これで、チャンネル当たりのエネルギーを値づけできるはずです。ピークの幅は変わりませんか？
疑問が生じたのは下記の理由からです。
電子増倍管は適切な動作範囲内では入射した電子の数に比例した電流を出力しますが、入射電子のエネルギーがあまり高いと入射電極内に電子が潜り込むので2次電子放出効率が下がります（よくある材料では400V~500Vが最大です）。また、パルス高の入射エネルギー依存性も小さくなります（理由はわかりますね）。潜り込んだ電子が表に出るまでに多数の衝突をするのでエネルギー幅は幾分（数字を挙げることは可能ですが勉強してください）広がります。
https://www.hamamatsu.com/content/dam/hamamatsu- …

No.4 回答者： stomachman 回答日時： 2024/04/22 14:12

> これなぜなのでしょうか？

No.2に書いてある通りですけど。（ま、加速のための電場の電圧を「バイアス」とはあんまり呼ばんと思うけど。）

No.3 回答者： yhr2 回答日時： 2024/04/22 11:11

No.1 です。

「お礼」について。

＞この写真の場合400~500あたりに電子の数が多いように見え、なぜ山形になるのでしょうか？

見た感じではいわゆる「正規分布」ですね。
真ん中（「400~500あたり」でしょうか）の値になるようなエネルギーの電子を放出しているのでしょうが、#2 さんのおっしゃるような様々な要因でその前後に「ランダムに」ばらついているのでしょうね。

No.2 回答者： stomachman 回答日時： 2024/04/21 22:23

横軸は電子の運動エネルギーを適当なバンド幅で区切ったもの、縦軸はそのバンドに入った電子の個数でしょう。

電子が電場から与えられた運動エネルギーは[eV（電子ボルト）]単位で測れば掛けた電圧[V]に一致するわけですが、グラフは幅を持っている。この幅は、一様な電場による加速以外の要因、すなわち電子銃を飛び出す前から持っていた熱運動のエネルギーですとか、検出器に衝突した時に制動放射で失うエネルギー、飛んでいる最中のガス分子による散乱などの影響で生じたんじゃないでしょうかね。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
この実験でバイアスを3.8kV~4.6kVまで変更したのですが山の形の中央値が右にずれていくことが観測されました。これなぜなのでしょうか？

お礼日時：2024/04/22 11:01

No.1 回答者： yhr2 回答日時： 2024/04/21 21:04

＞横軸のchannelの意味がイマイチわかりません

「波高」を一定の幅で区切って「波高弁別」したものでしょう。
その「一定の幅」のことを「チャンネル」と呼んでいるのだと思います。

ある波高を V として
　V ～ V + ΔV
の波高のものの数を数えて「縦軸」にします。
ΔV が「チャンネル幅」で、V が「横軸」になります。
当然、「横軸の V」は連続の値ではなく、「チャンネル幅」分の「とびとびの値」になります。

下記の「波高分析器」などを参考に。
↓
https://kotobank.jp/word/%E6%B3%A2%E9%AB%98%E5%8 …
https://www.jeol.co.jp/words/emterms/20121023.08 …
https://www.jstage.jst.go.jp/article/sicejl1951/ …


＞channelというのは電圧なのでしょうか？

測定したものが「電圧」ならそうです。
測定するものが何の「波高」なのかによって決まります。
ふつうは「電圧」で測定しますが、「何を電圧に置き換えているのか」を考えないといけません。
質問者さんの実験では、「電子の数」つまり「電流」を、それを「抵抗」に流すことで「電圧」として測定していると思います。
測定したいのは「電流」、それを「電子の素電荷」で割った「電子の数」だとは思いますが。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
この写真の場合400~500あたりに電子の数が多いように見え、なぜ山形になるのでしょうか？

お礼日時：2024/04/22 10:55