实验2-1 盖革-弥勒计数器.ppt

《实验2-1 盖革-弥勒计数器.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、实验2-1盖革－弥勒计数器及核衰变的统计规律南开大学基础物理实验教学中心近代物理实验室一.实验原理（一）G－M计数器简介G－M计数器由G－M计数管、高压电源和定标器三部分组成，如图所示。用高压电源提供G－M计数管的工作电压，计数管在射线作用下可以产生电脉冲，而定标器则用来记录计数管所输出的脉冲数。高压电源前置放大器定标器计数管探头RCG-M计数管在对射线进行测量时，计数管的两电极间要加几百伏至一千多伏的高压，在管内形成柱状轴对称电场。射线进入管内，一旦引起气体电离，所产生的电子就在电场作用下加速向阳

2、极运动，在阳极附近与气体分子发生打出次级电子的碰撞，次级电子同样向阳极运动，也与气体分子碰撞，打出更多次级电子，这样，在阳极附近引起所谓“雪崩”放电。在雪崩过程中，由于受激原子的退激和正负离子复合将发射大量紫外光光子，这些光子将使雪崩区沿阳极丝向两端扩展，从而导致全管放电。雪崩过程中产生的大量电子迅速运动到阳极并被中和。而大量的正离子，由于质量大，向阴极运动的速度慢，在阳极附近形成一层“正离子鞘”，正离子鞘较缓慢地移到阴极被中和掉。计数管可以看作一个电容器，上述迁移与中和过程中阳极电位降低，随之高压电

3、源通过电阻R向计数管充电，使阳极电位逐渐恢复，这样就在阳极上得到一个负的电压脉冲。时间脉冲幅度ncnBVAVB电压计数率VCG-M计数管坪特性曲线在进入计数管的射线粒子数不变的情况下，定标器给出的计数率（单位时间内的计数）随加在计数管两极上的电压而变。这一变化关系曲线称为G－M计数管的坪特性曲线时间脉冲幅度tdτtr灵敏阈（定标器）（a）（b）(c)（d）（e）计数管放电后的恢复情况及死时间、恢复时间可用示波器观察测量。将计数管阳极经过高压电容接到示波器的Y输入端（如图）每次扫描可在荧光屏上得到图2-

4、1-6中（a）、（b）、（c）、（d）等图形之一。实际上看到的是图2-1-6（e）的图形，它是多次扫描重叠的结果。从所见图形中小脉冲的包迹可以看到脉冲的恢复情况，亦可确定计数器的分辨时间τ。（二）核衰变的统计规律与放射性测量的统计误差1.核衰变的统计规律对大量核而言，其衰变遵从统计规律，有衰变定律N(t)=N0e-λt其中t表示时间，N0为t=0时刻的放射性核数，N(t)为t时刻的放射性核数，λ称为衰变常数。2．泊松分布和高斯分布设N为尚未衰变的放射性核数，n为某时间t内衰变的核数，假设该种放射性核的

5、半衰期很长，即在测量过程中可以认为N不变，可以推出t时间内有n个核衰变而其余的核不衰变的几率为（即统计学中的泊松分布公式）当平均数比较大时，泊松分布公式化为高斯分布公式当=10时，泊松分布与高斯分布已相当接近，如图所示。-3σP(Δ)3σ2σσ0-σ-2σ高斯分布曲线P(n)0.100.0505101520n泊松分布高斯分布=σ2=10的泊松分布与高斯分布曲线二.实验装置G－M计数管计数管探头自动定标器高压输出P至示波器Y输入三.实验内容（一）测量G－M计数管的坪特性（二）观察测量次数对计数率标准误差

6、的影响（三）观察本底对净计数率的影响（四）验证核衰变所遵从的统计规律（五）用示波器测量计数管的死时间、恢复时间1．计数器所记录的电压脉冲是如何形成的？脉冲幅度是否与射线能量成正比？计数多少是否就是放射源发射的粒子数？2．在通常情况下进行放射性测量时总有本底存在，为得到放射源的净计数率（由放射源引起的计数率），必须从测量得到的总计数率中减掉本底计数率，试考虑本底对净计数率误差的影响。在净计数率很低的情况下如何？在净计数率高的情况下又如何？为使所求得的净计数率满足一定的精度要求，总计数和本底计数的测量时间

7、应如何安排？3．放射性测量中的标准误差的含义是什么？试举例说明之？思考题参考文献1.于群，原子核物理实验方法，第四章2.梅镇岳，原子核物理学，第一章3.E.Bleuler,G..J.Goldsmith,ExperimentalNucleonics,Experiment8