近代物理實驗蓋革米勒計數(shù)器

1、蓋革蓋革- -彌勒計數(shù)器及彌勒計數(shù)器及核衰變的統(tǒng)計規(guī)律核衰變的統(tǒng)計規(guī)律目錄目錄實驗背景；實驗背景；實驗目的；實驗目的；實驗原理；實驗原理；實驗裝置；實驗裝置；實驗內容。實驗內容。12345實驗背景實驗背景 蓋革的名字同一種在1913年發(fā)明的探測高能亞原子粒子的儀器聯(lián)系在一起，就是所謂的“蓋革計數(shù)器”。蓋革計數(shù)器是一個裝有氣體的圓筒，上面加有很高的電勢，但是還沒有高到能克服氣體的電阻將它擊穿的地步。如果有一個高能亞原子粒子進入圓筒，它將使其中氣體的一個分子電離。新產生的這個離子以很高的能量向陰極運動，途中通過碰撞，再使另外一些原子電離；這些電離的原子本身又開始運動，再進一步電離其他原子。這就是說

2、，圓筒內的氣體發(fā)生了一次“雪崩”電離過程。由于這個過程，圓筒內的氣體會通過一個瞬時電流，它可以被記錄下來而發(fā)出一次咔嗒聲。這種咔嗒聲記錄的就是粒子進入圓筒的事件。本實驗中用來測量射線和射線的強度。 蓋革（1882.9.301945.9.24 德國物理學家）實驗目的實驗目的（1）了解蓋革-彌勒計數(shù)器（G-M計數(shù)器）的結構，工作原理和性能，掌握G-M計數(shù)器的使用方法；（2）驗證核衰變的統(tǒng)計規(guī)律，了解放射性測量中統(tǒng)計誤差的性質，掌握其表示方法。實驗原理實驗原理一、一、G-MG-M計數(shù)器簡介：計數(shù)器簡介：G-M計數(shù)器由G-M計數(shù)管，高壓電源和定標器三部分組成，如圖2-1-1所示。用高壓電源提供G-M計

3、數(shù)管的工作電壓，計數(shù)管在射線作用下可以產生電脈沖，而定標器則用來記錄計數(shù)管所輸出的脈沖數(shù)。二、二、G-M計數(shù)管：計數(shù)管：G-M計數(shù)管按用途可分為計數(shù)管（如圖2-1-2a）和計數(shù)管（如圖2-1-2b）。首先抽真空，而后充入惰性氣體和猝滅氣體。產生脈沖的機理，產生脈沖的機理，兩極間加高電壓，產生軸對稱電場；射線使氣體電離，電子加速向陽極移動，與氣體分子碰撞產生次級電子，進而鏈式這個過程，在陽極附近產生“雪崩放電”。產生紫外光子，使全管放電。正離子慢速移向陰極，如“正離子鞘”。整個計數(shù)管如一個電容器，充放電使陽極產生負的電壓脈沖猝滅氣體的作用，猝滅氣體的作用，惰性氣體的正離子通過與猝滅氣體分子碰撞，

4、逐漸被轉換成猝滅氣體的正離子，這些正離子在到達陰極之前本身分解為小分子，而不再打出電子，從而猝滅氣體起到了猝滅連續(xù)放電的作用。三、三、G-M計數(shù)管的性能：計數(shù)管的性能：1、坪特性坪長、坪坡度、閥電壓，如右圖VA為閥電壓，VB至VC是坪區(qū)（雪崩放電，凡在管內引起電離的粒子都能被定標器記錄下來），其中VC-VB為坪長度，坪有一定的坡度，坪坡度定義為2、死時間、恢復時間和分辨時間正離子鞘減弱了陽極附近的電場，此時不能被記錄，經過td時間鞘運動到r0（距陽極），使電場剛好達到可以引起雪崩放電，td為死時間；正離子鞘從r0運動到陰極的時間tr稱為恢復時間，此內，電場未完全恢復，脈沖幅度較小。若時間后出現(xiàn)

5、脈沖，則被稱為分辨時間。這些量可以由示波器測得，如圖uu實驗裝置實驗裝置u實驗內容實驗內容（一）測量（一）測量G-MG-M計數(shù)管的砰特性計數(shù)管的砰特性首先連接好電路，置放射源于計數(shù)管適當位置。根據計數(shù)管類型選擇定標器選擇定標器高壓電源輸出電壓檔。將電壓調節(jié)旋鈕調至輸出電壓最低位置。打開定標器電源開關，再打開高壓開關，使定標器處于計數(shù)狀態(tài)。緩慢升高電壓，找出闊電壓。按計數(shù)的相對標準誤差約為2%選取計數(shù)時間，此后每隔20伏測量一次計數(shù)，直至砰區(qū)終止。測量結束后，將高壓調至闊電壓以下。畫出曲線，標出每個實驗點的誤差，中間原點計數(shù)N，上下橫N+和N-，求出坪長度、坪坡度，確定閥電壓及適宜的工作電壓范圍

6、。（二）觀察測量次數(shù)對計數(shù)率標準誤差的影響（二）觀察測量次數(shù)對計數(shù)率標準誤差的影響1、測量本底計數(shù)率（沒有放射源存在時的計數(shù)率）。根據砰曲線選取工作電壓，測量時間取1分鐘共測5次。分別求出每次的標準誤差和相對標準誤差。再求出5次測量的平均計數(shù)率及其標準誤差，相對標準誤差。將平均計數(shù)率的誤差與單次計數(shù)率的誤差比較，并討論之；2、測5分鐘本底計數(shù)。由測量值算出每分鐘的本底計數(shù)率及其標準誤差，相對標準誤差。將其結果與實驗（1）中結果做比較，并討論之。（四）驗證核衰變所遵從的統(tǒng)計規(guī)律（四）驗證核衰變所遵從的統(tǒng)計規(guī)律利用本底計數(shù)驗證泊松分布。根據本底計數(shù)率的大小，選定一個合適的時間，使得該時間的平均計數(shù)在35之間。以此時間為測量時間，重復測量300次以上計算出實驗中某一測量值出現(xiàn)的幾率，畫出泊松分布的理論曲線。將兩條曲線畫在同一坐標紙上進行比較。注意事