盖革弥勒计数器及核衰变的统计规律实验报告

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1、盖革-弥勒计数器及核衰变的统计规律盖革-弥勒计数器是气体探测器的一种，用來测定射线强度，既单位时间的粒子个数。近年来，随着闪烁探测器及半导体探测器的发展，其重耍性有所下降，但由于它的没备简单，使用方便，在有关的放射性测撒屮仍在广泛使用。一、实验目的掌握G-M计数器的工作难础，测定其有关特性，学会使用；以G-M计数器米测试设备，验证核袞变的统计规律；学会使川放射性测3结果的误差表示法，学会多次测呈结果的误差计算及测试吋间的选择。二、实验原理1、G-M计数器原理：G-M计数器是利用射线使计数管内的丁.作气体电离，然后收集产生的电荷来记录射线的探测器。qRG-M计數管前S放大器

2、定标器玻璃管内冇糾筒状阴极，在明极对称轴上.装冇丝状阳极。先将管内抽成真空，冉充入一定s的惰性气体和少量猝灭气体（卤素或奋机物）在G-M计数管两级加上电压，没其阳极半径为a，阴极半径为b，阳极与叨极间的电压为U，则沿着管径向位置为r处的电场强度为，可见随着r减小，电场强度增大，且阳极附近急剧增大。2、脉冲原理（丨）当射线进入G-M管中使得管中气体电离后，正离子和负离子在管内电场的作川下分别14阴极和阳极移动。在阳极附近强人的电场作川K,电子获得强人的动能以至于将阳极附近的气体电离。经过多次碰撞，殃及附近的电子急剧增多，形成了“雪劢电子”；在这些碰撞中会产生大S的紫外线光了

3、，这些光了能进一步的产生第二波的“雪崩”效应，增加电了。这个电子不断培加的过程称为气体放大。（2）雪崩过程发屮在殃及附近，加上电子的质量远远小于阳离子的质量，速度比阳离子快，W此电子很快被阳极吸收，在管内留下一个被大量HI离子构成的叩离子鞘包围着的叩极。正离子鞘将随着电离的发生逐渐增厚，由于正离子鞘的作用，阳极附近的电场将随之减小，以致新电子无法增殖，即电场强度不足以引发雪崩效应，雪崩效座停止，正离子鞘停止生成，放电便终止了，何候，正离子鞘在屯场的作用下慢慢移向阴极，最后到达阴极被中和，阳极附近的电场也随之恢复，使得与G-M串联的电阻记录下一个电压脉冲。（3）当阳离子到达

4、明极吋会再次打出光电子，如果这些电子再次形成离子放电的话，一个入射粒子就产生多个信号了，为了避免再次形成雪崩效应，时的一个入射粒子只产生一个信号，在管内加入少S的猝灭气体来吸收这部分电了，计数管按K所充猝灭气体的性质，可以分为充有机气体（如酒精蒸汽、乙醚蒸气等）的有机管和充岗素（如没蒸汽）的岗素管两种。3、坪特性（1）坪曲线盖革计数器的计数率与电压奋关，幵始输出小，管内的电场强度不足以激发电子雪崩，当电压超过某一值时，定标器开始计数，此时电压称为阈值电压。（2）随着脉冲幅度升高，计数率迅速增加，升到时，只要产生一个离子对，就能引起全管雪崩放电，进一步升高，只能提高幅度，不

5、能增加个数，直到，称为坪区。-这段直线为坪长度。（3）坪坡度计数管通常工作在坪区的左〜处。（4）电源电压越大，负脉冲幅度越大；串联电叽越大脉冲宽度越宽，幅度也较大。三、实验内容注意：使用时成先丌低电压开关P丌高电乐，因为高灰由低乐来，先关高电压开关再关低电压开关，电压旋钮到零才可以开关。最小刻度为-•格3V。1、测坪曲线：以6V为间隔，30s测一次数，测12组，M出坪曲线，求坪长和坪斜，选择第6个数裾力工作点电压.2、验证核衰变所遵从的统计规律：1）铅室内不放放射源，调高压为选定的工作电压值，测30s的木底计数30次，用直接检验法测验测量结果的可®性。2）在工作点电压下，

6、前室内放上放射源，调整测量时间，10s内计数，重复200个计数3）求平均值及标准差。并作出频率分布直方图。3＞合理安排测ft时间1）根据公式粗略佔计木底计数率和源加木底的计数率，测S时间为30s。2）如果要求测量精度为1%，求出做一次测量源加木底所需时1川：之后用所选时fid进行实测，求出结果经度，己验证相应公式的正确性。四、数据处理1、测平曲线坪曲线坪长L:坪斜K:起始电JK:工作Hi压：2、验证核衰变所遵从的统计规律本底测量的T•均值：58.33333，标准差：8.014354937，在区间内频率为73.33%源加本底测量的T均值：370.105,标准差：17.886

7、689，在区间内频率为66.5%本底计数频率分布直方源加本底计数频率直方由图像可以看出木底计数不符合高斯分布，而源加木底较符合高斯分布。由本底的数裾分布结介源加木底的数裾分布易得，核哀变的统计规律符合高斯分布，即核袞变符合的统计规律得到印证。3、合理安排测量时间由实验数据可得：本底计数率及源加本底计数率，Nb=1.90,Nc=370在1%的精度条件H求得本底及源加本底测M吋间Tb=83.477s,Tc=368.378s.按照计算吋间，取木底及源加本底分别取（90s计数，400s计数）得出精度，即实验时间选取妥当，实验规律公式正