GM计数器统计规律.doc

《GM计数器统计规律.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、GM计数器统计规律刘仲麟物理学Abstract：闪烁探测器(利用核辐射粒子在闪烁体中产生的发光效应)是核物理实验中最常用的探测器之一。在本实验中将应用G-M计数器，去探测核衰变的统计规律，探究G-M计数器的时间间隔特性。KeywordsGM计数器统计规律时间间隔Introduction：为了更充分的掌握GM计数器的基本特性，本实验利用计算机及相关程序对计数进行统计，分析在低计数和高计数下GM计数器的统计规律，并通过对时间间隔分布规律进行测量，验证理论公式，对时间间隔分布的图形给予相应的解释。Theoreticalbackground：

2、G-M计数器通常由G-M计数管、高压电源及定标器等组成。G-M计数管在射线作用下可以产生电脉冲，高压电源提供计数管的工作电压，而定标器则用来记录计数管输出的脉冲数。用G-M计数管作测量时，计数管两电极间加以几百至一千多伏高压，于是在两极间产生一个柱对称电场。当射线进入计数管内，将引起管内气体电离。由于气体的电离，在管内产生了大量的电子-正离子对，这些电子-正离子对在计数管两极间的电场作用下，分别向正、负两极运动。电子在电场作用下，加速向阳极运动，并在很短的时间内可能得到很大的动能，这些电子又会与气体分子碰撞引起气体分子的电离，产生新的

3、电子-正离子对，使电子增殖。电子的这种链式增殖会很快地相继发展下去，从而使电子在阳极附近的极小区域(～0.1毫米)内产生爆发性增殖，这称为电子雪崩。　　经过多次雪崩后，在阳极丝周围形成了大量的离子对，由于电子的漂移速度较快，电子很快被阳极收集，而正离子由于质量大，向阴极运动速度慢而滞留在阳极丝附近，形成了一个圆筒形的空间电荷区，称为正离子鞘。随着正离子鞘的形成和增厚，阳极附近的电场将逐渐减弱，最后导致雪崩过程的停止。此后，正离子鞘在电场作用下向阴极运动。　　计数管的两极间具有一定的电容，加上高电压就使两极带有一定量的电荷。随着电子和正

4、离子鞘向两极运动，两极上的电荷量减小，阳极电位降低，于是高压电源通过电阻R向计数管充电，使阳极电位得到恢复，从而在阳极上得到一个负电压脉冲。　　G-M计数管的工作特性：坪曲线。在进入G-M计数管的射线粒子数不变的情况下,计数管的计数率n(单位时间内的计数)与工作电压V的关系曲线称为G-M计数管的坪曲线，如图2-1-4所示。坪曲线的主要参数有：起始电压、坪长和坪斜。　　当外加电压较小时，计数管并不计数，因为此时阳极附近的场强还不足以引起雪崩过程，放电脉冲很小，不能触发定标器。当电压增加到某一数值V0时，定标器开始计数。V0称为起始电压或

5、阈电压。随着电压的升高，计数率迅速增大，这是因为这时计数管输出的脉冲幅度受离子复合、气体放大倍数和雪崩次数涨落等影响有大有小，只有幅度高的脉冲才能被定标器记录下来，随着电压升高，脉冲幅度也增大，这样就有更多的脉冲被记录，因而记数率随电压升高而增加。从VA开始继续增加电压到VB，在这范围内，入射粒子只要电离一个气体分子，就会引起计数管全管放电，脉冲的出现不再与初始离子对数有关。电压的变化只改变脉冲大小并不增加脉冲个数，所以计数率基本保持不变。曲线的这一段称为坪区，对应的电压差VB-VA叫坪长，坪越长，计数管的性能越好。图一坪特性曲线Pr

6、ocedure 放上60Co放射源，选择一个测量时间，使每次测量得到的平均值在3-5之间。固定测量时间，重复测量计数300次。用频率直方图和c2检验法检验计数值是否符合泊松分布。　　改放22Na放射源并调整其与计数管的位置，使在选定的测量时间内平均计数约为500，重复测量计数300次。用c2检验法检验计数值是否符合正态分布。同样是22Na放射源，测量10000个样本点，统计每n个计数的间隔时间，并做时间间隔分布图。Analysis：低计数统计规律：显著性水平a=0.1自由度v=11Χ2=35.367Χ21-a=17.257不符合泊松分

7、布显著性水平a=0.1自由度v=10Χ2=9.270Χ21-a=18.549符合泊松分布显著性水平a=0.1自由度v=7Χ2=8.955Χ21-a=12.017符合泊松分布高计数统计规律：显著性水平a=0.1自由度v=11Χ2=8.586Χ21-a=17.257符合高斯分布时间间隔分布：时间间隔分布理论统计结果qn(l)=r(rl)n-1e-rl/(n-1)!其中r为平均计数率；n为间隔计数；l为间隔时间。n=1时q1(l)=re-rln≠1时在lmax=(m-1)/r时得到最大值本实验中测得平均计数率r为42.361/sn=1时q1

8、(l)=re-rln=2n=5理论lmax=23.8ms理论lmax=95.24msn=10n=20理论lmax=214.28ms理论lmax=452.3ms通过对最大值位置的估读，基本与理论值相等。从图形上看，随着n的