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title: "Compton 符合能量分析仪互动实验｜Sandbox Physics"
description: "两个脉冲，合上同一笔能量账。 用主动散射靶保留反冲与光子脉冲高度，以及它们的到达时差。移动符合窗，扣除时间旁带，从保留的事件对估计入射能量。"
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  en: "https://sandboxphysics.com/labs/compton-coincidence-energy/"
last_modified: "2026-10-18"
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主动散射靶 / 符合测量

# Compton 符合能量分析仪

用主动散射靶保留反冲与光子脉冲高度，以及它们的到达时差。移动符合窗，扣除时间旁带，从保留的事件对估计入射能量。

> 交互仿真：在浏览器中打开本页，即可调整参数并运行模型。

反冲能量与散射光子能量均理想完全沉积，双路独立 Gaussian 分辨率已标定。真符合时差为 Gaussian，偶然事件能量与平坦时差分布独立。不模拟真实源计数率、触发效率、束缚、逃逸或探测连续谱。旁带扣除依赖这些假设。

入射光子向右传播；探测器在选定角度朝向散射靶。路径与尺寸为示意，能量数据位于下方。

标定脉冲高度 / 保留事件

## 两路能量与到达时差，一起保留。

准直入射光子 主动反冲靶 双路能量与时差

每个候选对保留两个标定脉冲高度与时差。采集后仍可改变分析窗；模拟候选混合不描述源活度或触发计数率。

就绪，先预测再采集。

原始探测记录

### 同一次事件，留下互补能量。

$E_\gamma/\mathrm{keV},\quad K_e/\mathrm{keV}$

时间窗内 时间窗外 估计能量和

颜色只由时间窗决定，分析器不接收真符合标签。反冲能量在主动靶内沉积，不存在另一个电子收集器。

全部候选时差 / 不重叠旁带

### 选择瞬时窗，同时测量背景。

$\Delta t/\mathrm{ns},\quad N_{\rm bin}$

由同一批原始对重新分箱

### 扣除旁带之后的能量和。

$(E_\gamma+K_e)/\mathrm{keV},\quad N_P-\alpha N_B$

青色为瞬时计数，金色为按窗宽缩放的旁带，紫色为两者之差及近似计数误差。负计数箱保留，源能量不输入这张直方图。

推断 / 只使用记录

### 保留观测支持什么

保留事件

$\text{—}$

扣旁带入射能量

$\text{—}$

近似标准误

$\text{—}$

净瞬时超额

$\text{—}$

旁带修正要求偶然事件能量分布不随时差改变。净瞬时超额太弱时不报告能量估计。极宽时差下真符合 Gaussian 尾部可能进入旁带；这不是自动背景分类器。

内存对照

保存一次实验，比较或恢复完整设置与原始事件。

[测量角分辨能谱](https://sandboxphysics.com/zh/labs/compton-angular-spectrometer/) [阅读历史证据](https://sandboxphysics.com/zh/stories/quantum-evidence/compton-scattering-energy-momentum/) [ORTEC 装置来源](https://www.ortec-online.com/-/media/ametekortec/third%20edition%20experiments/10-compton-scattering.pdf?la=en) [Compton 1923 年论文](https://journals.aps.org/pr/abstract/10.1103/PhysRev.21.483)

物理教程

## Compton 符合能量分析仪

**背景** 用主动散射靶保留反冲与光子脉冲高度，以及它们的到达时差。移动符合窗，扣除时间旁带，从保留的事件对估计入射能量。

**为什么值得理解** 常数需要通过标定响应与保留的观测来推断。

先抓重点

- **核心问题**: 两个脉冲，合上同一笔能量账。
- **一句话直觉**: 把源的假设与从记录得到的估计分开。

### 核心数学模型

#### 两路沉积能量

$$
E_0=E_\gamma+K_e
$$

靶内完全沉积反冲电子能量，远端探测器完全沉积散射光子能量；两路脉冲高度带有独立分辨噪声。

#### 用时间扣除偶然符合

$$
\begin{aligned}N_{\rm net}&=N_P-\alpha N_B\\[2pt]\alpha&=\frac{2w}{2(160-80)\,\mathrm{ns}}\end{aligned}
$$

瞬时窗取时差绝对值不超过选定半宽；双侧旁带取绝对时差八十至一百六十纳秒，要求时间背景平坦。

#### 从加权记录得到估计

$$
\widehat E_0=\frac{\sum_{i\in P}(E_{\gamma i}+K_{ei})-\alpha\sum_{i\in B}(E_{\gamma i}+K_{ei})}{N_P-\alpha N_B}
$$

不输入隐藏分类或源能量。扣除后负计数箱继续显示；净超额太弱时不报告能量估计。显示的是近似标准误，不是置信区间。

### 常见难点

#### 模拟预设了定律

**容易误解** 恢复源参数就独立验证了定律。

**正确理解** 这些合成记录检验测量与推断流程；它们不是历史观测、参数置信区间或外部科学认证。

### 动手实验

1. 01

   #### 采集候选事件流

   保留每个候选对的光子能量、靶能量和时差。

   **应该观察到：** 瞬时窗内点聚集在恒定能量和附近；灰点只是窗外事件，不是已知背景标签。

2. 02

   #### 采集后移动窗口

   改变分析半宽，不重新采集。

   **应该观察到：** 原始事件对全部保留；时差计数与扣旁带能量和直方图均由同一事件流重算。

3. 03

   #### 移除真符合

   选择没有关联事件对，重新采集。

   **应该观察到：** 符合窗也会选中偶然事件；旁带与弱信息诊断避免伪造守恒估计。

物理结论

反冲能量与散射光子能量均理想完全沉积，双路独立 Gaussian 分辨率已标定。真符合时差为 Gaussian，偶然事件能量与平坦时差分布独立。不模拟真实源计数率、触发效率、束缚、逃逸或探测连续谱。旁带扣除依赖这些假设。

量子与场 · 入门路径

## 从一次测量开始

预测结果、采集计数，从一个量子比特走到波包、束缚态和双光子干涉。

[从这里开始 → **量子态与 Born 测量** 先预测一个概率，转动分析器，再与采集到的计数频率比较。 观察 · 15 分钟](https://sandboxphysics.com/zh/labs/qubit-state/)

1. [1 量子态与 Born 测量](https://sandboxphysics.com/zh/labs/qubit-state/)
2. [2 Stern–Gerlach 顺序测量台](https://sandboxphysics.com/zh/labs/stern-gerlach-sequence/)
3. [3 波包传播与不确定性](https://sandboxphysics.com/zh/labs/wave-packet-uncertainty/)
4. [4 量子谐振子态工作台](https://sandboxphysics.com/zh/labs/quantum-harmonic-oscillator/)
5. [5 路径标记与量子擦除](https://sandboxphysics.com/zh/labs/quantum-eraser/)
6. [6 Hong–Ou–Mandel 两光子干涉](https://sandboxphysics.com/zh/labs/hong-ou-mandel/)

[查看完整路径 →](https://sandboxphysics.com/zh/topics/quantum/#starter-path)