盖革弥勒计数器和放射性探测

1、盖革弥勒计数器和放射性探测一、 实验内容（1）测定盖革弥勒计数管的坪特性曲线；(2) 用盖革弥勒计数器测定放射源的活度；(3) 用盖革弥勒计数器测定放射源衰变规律；(4) 研究放射性测量的统计规律。二、试验目的和要求（1）理解盖革弥勒计数器的工作原理和掌握测量方法。（2）了解核辐射计数的统计分布规律及计数率测定的标准偏差计算方法。（3）测定盖革弥勒计数管的坪特性曲线。（4）用盖革弥勒计数器测定放射源的强度及其衰变规律。三、实验仪器自动定标器、计数管、放射源四、实验原理1、盖革弥勒计数器的工作原理改革弥勒计数器简称计数器。它由计数管、高压电源和定标器组成。用计数管作测量时，高压电源通过高电阻家在

2、计数管的两极上。于是，在管内的两极见产生一柱对称电场，当有粒子射入计数管后，将引起管内气体电离，产生少量的离子对。所产生的负离子被电场加速向阳极运动。在趋向阳极的过程中，与气体分子多次发生碰撞，打出很多次级电子。这些次级电子仍可获得足够的能量又产生新的电离，因此在阳极附近，次级电子急剧倍增。出现所谓“雪崩”现象，同时，雪崩过程向阳极丝两端扩展，从而导致整个计数管放电。由于电场在阳极附近最强，所以大多数离子对是在阳极附近产生的。在电场作用下，电子的迁移速度比正离子大得多，很快趋向阳极被中和，而正离子还仍然包围着阳极，形成所谓“正离子鞘”。正离子鞘大大削弱了阳极附近的电场，从而是电子暂时失去电离气

3、体分子的能量，雪崩过程就自动停止。之后，正离子鞘在电场作用下向阳极运动。随着正离子鞘运动到阳极中和后，两极上的电荷量将减少，阳极电位降低，于是高压电源通过电阻向计数管充电，使阳极电位恢复，从而在阳极上得到一个负电压脉冲。只要脉冲幅度足以触发定标器，定标器就记录下这个负脉冲，作为一次计数。、计数管的坪特性当计数管在强度不变的放射源照射下，改变加在计数管两极的电压，可得到计数率随时间变化的曲线，如图，称为计数管的“坪曲线”。坪曲线的主要参数有起始电压、坪长和坪坡度。G-M计数管坪曲线当两极电压较小时，定标器并不会计数，只有当电压增加到某一数值时，计数器开始计数，称为起始电压。从到计数率较小。从继续

4、增加电压到，在这范围内，计数率几乎不随电压升高而增加，这一段叫做“坪区”，对应的电压差叫做“坪长”，它是计数管的工作区。通常，工作电压选在坪长的之间。但实际的坪区有一定坡度。称为坪坡度，其定义为，坪坡度一般应小于0.1%每伏。在坪区末端，从开始，电压升高，计数率将急剧上升，这时，计数管进入“连续放电区”。实验中应避免进入连续放电区。、放射性测量的统计规律放射性物质各原子内部的核衰变是完全随机的，独立的。因此，核辐射计数遵从统计规律，即泊松分布，泊松分布公式： 一般常用计数率表示，其标准误差为 相对标准误差为从上式看出，测量时间越长，总的计数越大，计数率的相对误差越小。、放射性活度的测量放射源的

5、放射性活度定义为单位时间内衰变的原子核个数，单位为居里。1居里（）为放射源每秒衰变次。居里单位较大，一般常用毫居里（）、微居里（）。测量时我们使用的比较法，先对未知源进行测量，设计数率为工作电压、源的种类、源相对计数器的位置等）再对已知源进行测量，计数率为；最后在不放放射源的情况下，本底计数率为；已知源的活度已知为，则未知源的活度的计算公式如下 五、实验方案 （1） 测量计数管坪曲线，记录数据，并在坐标纸上作图绘制计算管坪曲线。（2）取得衰变数据，分段统计；绘出统计衰变直方图；并求出此条件下衰变计数率的平均值和标准偏差。（3）计算求出放射源的放射性活度。（4）放射性测量的误差分析：1

6、） 短时间的n次测量UA2(X)=(Xi-X(平均值)2           (i=1,2,3n)UB(X)=A/31/2Uc2(X)= UA2(X)+ UB2(X)            (X= M  , Mo  , Mb)ED=Uc2(D )/ D = Uc2(M )+ Uc2(Mo)+ Uc2(Mb)UP(D )=31/2UC2） 长时间的一次测量UC=UB= A/31/2UP=31/2UC 五、讨论与分析1.在坪区末段，计数率将急剧上升，这时由于电压太高，计数管已进入“连续放电区”要消耗大量猝灭气体分子，加速计数管老化，因此要避免连续放电。    2.误差分析时，可以看出，测量时间越长，计数越大，相对误差越小，这结果是在无限多次测量的基础上得到的，实际上我们无法做到，因此