近代物理实验31774new

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1、近代物理实验G-M计数器及核衰变统计分布物理实验教学中心实验目的⒈掌握G—M计数器工作原理和使用方法。⒉了解和测量核衰变的统计分布。实验仪器G—M计数管、408定标器、示波器、前置放大器、铅室、放射源实验原理G－M计数器G－M计数器是探测放射性的简单常用的设备。它通常由G－M计数器、前置放大器、定标器和高压电源组成，见图1。图1G－M计数器实验原理G－M计数管的结构G-M计数管有各种不同的结构，最常见的为长圆柱型γ计数管和钟罩型β计数管见图2，它们都由圆筒状的阴极和装在轴线上阳极丝共同密封在玻璃（或金属）管内而组成。管内充以一

2、定量的惰性气体（氦、氖等）和少量猝灭气体。β管装有薄云母窗，目的在于让β粒子易于穿入。图2G－M计数器管结构实验原理计数管的工作原理：进入管内的带电粒子，直接使气体电离，变成电子和正离子，称为初始电离。在外加电场的作用下，电子向阳极快速运动，下离子向阴极缓慢漂移。当电子获得足够动能时，也引起气体电离，称为次级电离。由于阳极附近的电场特别强，次级电离在阳极附近象雪崩一样发展，产生大量的电子和正离子。这种过程称为汤森雪崩。由于雪崩中还会有许多激发态原子，它们通过发射紫外光子退激到基态。这些光子与金属丝或管壁相互作用，可能产生光电效

3、应，发射出来的光电子将和初始电子一样，产生的新的雪崩。结果，雪崩沿阳极左右扩展到整个灵敏空间。这种过程称为链式雪崩。实验原理链式雪崩主要发生在阳极附近，所产生的电子立即被阳极收集，剩下大量的正离子包围整个阳极丝，称为正离子鞘，使阳极附近的电场急剧下降，雪崩自动停止。如果外加电压固定，不论初始电离是多少，最后总电离对数大致相同，约108～109对。正离子退到阴极附近，夺取阴极上的电子，又变成了中性原子，管子恢复原始状态。在电子和正离子向两极运动期间，会在阳极上产生感应电荷，使阳极电位开下降，形成负的脉冲信号。当正离子全部变成中性

4、分子后，阳极电位停止下降。此后，高压经电阴R向阳极充电，使阳极逐渐恢复到初始电位，形成一完整的脉冲信号。在理想情况下，每人射一个粒子，就输出一个电压脉冲，一一对应。因此，G—M计数管可用来记录粒子的数目，即测量放射性强大。实验装置实验内容1、认识线路。将高压细调电位器调至最低，反复练习定标器的作用。接通定标器电源开关和高压开关，按计数键，使定标器处于计数功能，缓慢右旋高压细调电位器，观察数码管，刚出现计数时即为阈电压VA，借此判断计数管类型，并确定出工作电压VO，作出记录。2、测坪曲线工作选择置于半自动，每次测量1分钟，每次增

5、加20伏，测量次数不超过12次，发现连续放电立刻降低高压。实验内容3、观察死时间计数管输出脉冲送到示波器轴入，接通示波器电源开关。轴选择置于扫描，扫描时间置于3，1µs/cm,扫描微调于中间，触发选择置于内一，轴选择置于1M，轴衰减置于3，轴增幅置于中间，调节X轴移位，和轴移位，寻找波形。把定标器高压电源调到计数管的工作电压位置，反复调节示波器的稳定调节和触发增幅两个旋钮，可找出如图四的脉冲波形。将时标（µs）改掷到10µs。由此可计算出死时间。实验内容4、统计测量调节放射源与计数管的距离，使每次计数大约在20～

6、30范围内。做m=100次的重复测量，把相同的N值归为一组，令每组Nί值有ί个则总计数为∑N=∑ίNί5、测量结果的表示插入放射源，测1分钟源加本底计数nc。取出放射源，测1分钟本底计数nb。给出测量精确度Ea1%，计算测量时间T。谢谢