近代物理實(shí)驗(yàn)蓋革米勒計(jì)數(shù)器

1、蓋革蓋革- -彌勒計(jì)數(shù)器及彌勒計(jì)數(shù)器及核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律目錄目錄實(shí)驗(yàn)背景；實(shí)驗(yàn)背景；實(shí)驗(yàn)?zāi)康?；?shí)驗(yàn)?zāi)康模粚?shí)驗(yàn)原理；實(shí)驗(yàn)原理；實(shí)驗(yàn)裝置；實(shí)驗(yàn)裝置；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。12345實(shí)驗(yàn)背景實(shí)驗(yàn)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(jì)數(shù)器”。蓋革計(jì)數(shù)器是一個(gè)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(gè)高能亞原子粒子進(jìn)入圓筒，它將使其中氣體的一個(gè)分子電離。新產(chǎn)生的這個(gè)離子以很高的能量向陰極運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)，再進(jìn)一步電離其他原子。這就是說

2、，圓筒內(nèi)的氣體發(fā)生了一次“雪崩”電離過程。由于這個(gè)過程，圓筒內(nèi)的氣體會(huì)通過一個(gè)瞬時(shí)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(jìn)入圓筒的事件。本實(shí)驗(yàn)中用來測量射線和射線的強(qiáng)度。 蓋革（1882.9.301945.9.24 德國物理學(xué)家）實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解蓋革-彌勒計(jì)數(shù)器（G-M計(jì)數(shù)器）的結(jié)構(gòu)，工作原理和性能，掌握G-M計(jì)數(shù)器的使用方法；（2）驗(yàn)證核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，了解放射性測量中統(tǒng)計(jì)誤差的性質(zhì)，掌握其表示方法。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理一、一、G-MG-M計(jì)數(shù)器簡介：計(jì)數(shù)器簡介：G-M計(jì)數(shù)器由G-M計(jì)數(shù)管，高壓電源和定標(biāo)器三部分組成，如圖2-1-1所示。用高壓電源提供G-M計(jì)

3、數(shù)管的工作電壓，計(jì)數(shù)管在射線作用下可以產(chǎn)生電脈沖，而定標(biāo)器則用來記錄計(jì)數(shù)管所輸出的脈沖數(shù)。二、二、G-M計(jì)數(shù)管：計(jì)數(shù)管：G-M計(jì)數(shù)管按用途可分為計(jì)數(shù)管（如圖2-1-2a）和計(jì)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(chǎn)生脈沖的機(jī)理，產(chǎn)生脈沖的機(jī)理，兩極間加高電壓，產(chǎn)生軸對(duì)稱電場；射線使氣體電離，電子加速向陽極移動(dòng)，與氣體分子碰撞產(chǎn)生次級(jí)電子，進(jìn)而鏈?zhǔn)竭@個(gè)過程，在陽極附近產(chǎn)生“雪崩放電”。產(chǎn)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(gè)計(jì)數(shù)管如一個(gè)電容器，充放電使陽極產(chǎn)生負(fù)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(zhuǎn)換成猝滅氣體的正離子，這些正離子在到達(dá)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(jì)數(shù)管的性能：計(jì)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(nèi)引起電離的粒子都能被定標(biāo)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(shí)間、恢復(fù)時(shí)間和分辨時(shí)間正離子鞘減弱了陽極附近的電場，此時(shí)不能被記錄，經(jīng)過td時(shí)間鞘運(yùn)動(dòng)到r0（距陽極），使電場剛好達(dá)到可以引起雪崩放電，td為死時(shí)間；正離子鞘從r0運(yùn)動(dòng)到陰極的時(shí)間tr稱為恢復(fù)時(shí)間，此內(nèi)，電場未完全恢復(fù)，脈沖幅度較小。若時(shí)間后出現(xiàn)

5、脈沖，則被稱為分辨時(shí)間。這些量可以由示波器測得，如圖uu實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置u實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（一）測量（一）測量G-MG-M計(jì)數(shù)管的砰特性計(jì)數(shù)管的砰特性首先連接好電路，置放射源于計(jì)數(shù)管適當(dāng)位置。根據(jù)計(jì)數(shù)管類型選擇定標(biāo)器選擇定標(biāo)器高壓電源輸出電壓檔。將電壓調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)至輸出電壓最低位置。打開定標(biāo)器電源開關(guān)，再打開高壓開關(guān)，使定標(biāo)器處于計(jì)數(shù)狀態(tài)。緩慢升高電壓，找出闊電壓。按計(jì)數(shù)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差約為2%選取計(jì)數(shù)時(shí)間，此后每隔20伏測量一次計(jì)數(shù)，直至砰區(qū)終止。測量結(jié)束后，將高壓調(diào)至闊電壓以下。畫出曲線，標(biāo)出每個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的誤差，中間原點(diǎn)計(jì)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(duì)計(jì)數(shù)率標(biāo)準(zhǔn)誤差的影響（二）觀察測量次數(shù)對(duì)計(jì)數(shù)率標(biāo)準(zhǔn)誤差的影響1、測量本底計(jì)數(shù)率（沒有放射源存在時(shí)的計(jì)數(shù)率）。根據(jù)砰曲線選取工作電壓，測量時(shí)間取1分鐘共測5次。分別求出每次的標(biāo)準(zhǔn)誤差和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差。再求出5次測量的平均計(jì)數(shù)率及其標(biāo)準(zhǔn)誤差，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差。將平均計(jì)數(shù)率的誤差與單次計(jì)數(shù)率的誤差比較，并討論之；2、測5分鐘本底計(jì)數(shù)。由測量值算出每分鐘的本底計(jì)數(shù)率及其標(biāo)準(zhǔn)誤差，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差。將其結(jié)果與實(shí)驗(yàn)（1）中結(jié)果做比較，并討論之。（四）驗(yàn)證核衰變所遵從的統(tǒng)計(jì)規(guī)律（四）驗(yàn)證核衰變所遵從的統(tǒng)計(jì)規(guī)律利用本底計(jì)數(shù)驗(yàn)證泊松分布。根據(jù)本底計(jì)數(shù)率的大小，選定一個(gè)合適的時(shí)間，使得該時(shí)間的平均計(jì)數(shù)在35之間。以此時(shí)間為測量時(shí)間，重復(fù)測量300次以上計(jì)算出實(shí)驗(yàn)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(biāo)紙上進(jìn)行比較。注意事