放射性实验1.

1、 实验一实验一 放射性衰变涨落的统计规律放射性衰变涨落的统计规律 一一、实验目的实验目的1、验证放射性衰变的涨落性、验证放射性衰变的涨落性2、掌握放射性伽玛仪测量的观测方法、掌握放射性伽玛仪测量的观测方法3、熟悉放射性测量误差的表示方法熟悉放射性测量误差的表示方法，了解统计误了解统计误差的意义，掌握计算统计误差的方法差的意义，掌握计算统计误差的方法4、检验放射性衰变涨落的概率分布类型、检验放射性衰变涨落的概率分布类型5、学会用列表和作图法表示实验结果、学会用列表和作图法表示实验结果 1、放射性统计涨落规律的验证、放射性统计涨落规律的验证1）在相同测量条件下，重复测量装置的放射性本底在相同测量条

2、件下，重复测量装置的放射性本底（计数）（计数）；2）在相同测量条件下，重复测量一定强度放射性源在相同测量条件下，重复测量一定强度放射性源的计数率；的计数率；2、放射性测量误差影响测量、放射性测量误差影响测量1）不同测量时间对测量误差的影响）不同测量时间对测量误差的影响2）重复测量次数对测量误差的影响）重复测量次数对测量误差的影响3、用列表法和作图法表示实验结果：列出频数，频用列表法和作图法表示实验结果：列出频数，频率统计表和本底计数的频数、频率、累积频率曲线图。率统计表和本底计数的频数、频率、累积频率曲线图。4、确定、确定放射性统计涨落规律的放射性统计涨落规律的概率分布类型。概率分布类型。二二

3、、实验内容实验内容1 1、放射性衰变涨落的统计规律、放射性衰变涨落的统计规律 放射性物质是由大量的放射性原子所组成。其中的原子核在放射性物质是由大量的放射性原子所组成。其中的原子核在什么时刻，哪一个或哪几个核衰变是完全独立的、随机的。也是什么时刻，哪一个或哪几个核衰变是完全独立的、随机的。也是不可预测的，也就是说，放射性核衰变纯属偶然性的。核衰变现不可预测的，也就是说，放射性核衰变纯属偶然性的。核衰变现象是一种随机现象。因此，在完全相同的实验条件下（例如放射象是一种随机现象。因此，在完全相同的实验条件下（例如放射性源的半衰期足够长，在实验时间内可以认为其活度基本上没有性源的半衰期足够长，在实验

4、时间内可以认为其活度基本上没有变化，源与计数管的相对位置始终保持不变，每次测量的时间不变化，源与计数管的相对位置始终保持不变，每次测量的时间不变；测量时间足够精确，不会产生其他误差等）重复测量放射源变；测量时间足够精确，不会产生其他误差等）重复测量放射源的计数，其值是不完全相同的。而是围绕某一个计数值上下涨落，的计数，其值是不完全相同的。而是围绕某一个计数值上下涨落，涨落较大的情况只是极小的可能性这种现象谓之放射性涨落，涨落较大的情况只是极小的可能性这种现象谓之放射性涨落，它是由核衰变的随机性引起的。它是由核衰变的随机性引起的。三、三、 实验原理实验原理NNeNNNP!)()()200N 当放

5、射性原子核的数目较多时，其衰变产生的计当放射性原子核的数目较多时，其衰变产生的计数分布（也即核衰变数的分布）服从泊松分布：数分布（也即核衰变数的分布）服从泊松分布：222)(21)(NNeNP)20(N正态分布：正态分布：,N 计数的平均值和均方差；计数的平均值和均方差； N N一相等时间间隔内单次测量的计数；一相等时间间隔内单次测量的计数； P P（N N）一计数为）一计数为N N的概率。的概率。NN 应当指出，当应当指出，当 值较大时，由于值较大时，由于N N值出现在期望值附近的概率值出现在期望值附近的概率也较，此时均方差也较，此时均方差N泊松分布与被测曲线( 取m = 3. 5)正态分布

6、曲线2、放射性测量误差的表示方法nNNN 由于放射性的衰变并不是均匀地进行，所以在相同的时间由于放射性的衰变并不是均匀地进行，所以在相同的时间间隔内作重复的测量时测量的放射性粒子数并不严格的保持一间隔内作重复的测量时测量的放射性粒子数并不严格的保持一致，而是在某个平均值附近起伏。通常我们都把平均值致，而是在某个平均值附近起伏。通常我们都把平均值n看作看作是测量结果的几率值，并用它来表示放射性活度，而把起伏带是测量结果的几率值，并用它来表示放射性活度，而把起伏带来的误差叫做测量的统计误差，习惯上用标准误差来的误差叫做测量的统计误差，习惯上用标准误差 来来描述描述。实验室里都将一次测量的结果当作平

7、均值，并做类似的处理。实验室里都将一次测量的结果当作平均值，并做类似的处理而记而记为为 ，其中，其中N表示放射性表示放射性本身，本身， 则则表示其表示其测量测量误差误差。， 计数的相对标准误差为计数的相对标准误差为 它能说明测量的准确度。当它能说明测量的准确度。当N大时，相对标准误大时，相对标准误差小，准确度高，反之则相对误差大，准确度低。差小，准确度高，反之则相对误差大，准确度低。为了得到足够的计数为了得到足够的计数N以保证准确度，就需要延长以保证准确度，就需要延长放射性的测量时间放射性的测量时间t或增加相同测量的次数或增加相同测量的次数m。根。根据简单的计算可知，从时间据简单的计算可知，从

8、时间t内测得的结果中算出内测得的结果中算出的计数率的标准误差为的计数率的标准误差为 其中其中N为为t时间内测得的脉冲数目，时间内测得的脉冲数目，n为单位时间内的脉冲数。为单位时间内的脉冲数。NNN1tntNtN2 计数率的相对标准误差计数率的相对标准误差E用下式表示用下式表示: 在每次测量的数据里，实际上都包含本底计数，本在每次测量的数据里，实际上都包含本底计数，本底计数是由于宇宙射线和测量装置周围有微量放射性底计数是由于宇宙射线和测量装置周围有微量放射性物质沾污等因素造成的，也服从统计规律。所以，本物质沾污等因素造成的，也服从统计规律。所以，本底的标准误差也要加到样品的测量结果里去，这就增底

9、的标准误差也要加到样品的测量结果里去，这就增加了测量的标准误差。如果能够避免其他因素只剩下加了测量的标准误差。如果能够避免其他因素只剩下宇宙射线的影响，则本底计数将是最小值。因此，采宇宙射线的影响，则本底计数将是最小值。因此，采用有足够厚度的铅室屏蔽对测量结果的准确度用有足够厚度的铅室屏蔽对测量结果的准确度是有利是有利的的。ntntnE1四、实验设备四、实验设备1 1、GP-1-BGP-1-B型定标仪，型定标仪，FJ-367FJ-367探头，及探头，及GP-1-MGP-1-M幅度分析器，高压发幅度分析器，高压发生器。生器。探头探头铅室铅室脉冲幅度分析器脉冲幅度分析器定标器定标器高压发生器高压发

10、生器2 2、 Cit-3000FCit-3000F伽玛能伽玛能谱仪谱仪五、实验步骤五、实验步骤1、仪器的连接，高压电源、仪器的连接，高压电源输出线输出线脉冲幅度分析器的输入脉冲幅度分析器的输入线线定标器的输入信号线定标器的输入信号线2、脉冲幅度分析器，按仪器面板上的、脉冲幅度分析器，按仪器面板上的电源电源“开开”。3、定标器，按仪器面板上的电源、定标器，按仪器面板上的电源“开开”。4、加高压，打开高压电源，将高压旋扭调至工作电压、加高压，打开高压电源，将高压旋扭调至工作电压700V。5、调节脉冲幅度分析器的阈值，根据测量要求，调至合适的位置、调节脉冲幅度分析器的阈值，根据测量要求，调至合适的位

11、置，数控制在，数控制在10cps附近附近6、调节定标器的阈值，使测量值的大小在较宽的测量范围。、调节定标器的阈值，使测量值的大小在较宽的测量范围。7、选择好条件、选择好条件测量时间，放大倍数，测量量程。测量时间，放大倍数，测量量程。8、开始测量，按定标器的、开始测量，按定标器的“工作工作”，当测量间到了，仪器停止计，当测量间到了，仪器停止计数，记录读数。数，记录读数。9 9、连续重复测量装置的本底计数（、连续重复测量装置的本底计数（N N）100100次以上，并记录之。次以上，并记录之。1010、按下列表格统计，并计算出、按下列表格统计，并计算出（一）、（一）、GP-1-BGP-1-B型定标仪

12、，型定标仪，FJ-367FJ-367探头，及探头，及GP-1-GP-1-M M幅度分析器，高压幅度分析器，高压发生器实验步骤发生器实验步骤单位时 间内计数（N）012345678910 11 12 13计数为N的出现的次数n计数为N出现的概率P（N）理论计算的概率P(N)选择选择总量测量总量测量1、系数系数设置：用户在测量前请检查总量单位设置：用户在测量前请检查总量单位Gama（）。如果不对，参照）。如果不对，参照5.4.1设设置总量置总量系数。系数。2、时间时间设置：主界面状态下，在仪器面板上按设置：主界面状态下，在仪器面板上按“功能键功能键”，选择，选择“1”（time）输入测试时间输入测

13、试时间30，按回车键，按，按回车键，按“9”保存，再按保存，再按“0”退出退出。选择设置测量选择设置测量时间为时间为30钞。钞。3、测测 量：探头表面紧贴测量对象，在仪器面板上按量：探头表面紧贴测量对象，在仪器面板上按 “1”开始测量，测量结束开始测量，测量结束后在液晶显示屏左上方读取总量数据后在液晶显示屏左上方读取总量数据。4、记录：在屏的右上方显示出总计数率，记录下来。将光标移到、记录：在屏的右上方显示出总计数率，记录下来。将光标移到115道道左右，记左右，记录下此道的计数率。录下此道的计数率。5、分别将两组数据进行统计分析，获得仪器在铅室条件下每一道的计数率及总道、分别将两组数据进行统计

14、分析，获得仪器在铅室条件下每一道的计数率及总道计数率计数率的分布的分布。（二）（二）Cit-3000FCit-3000F伽玛伽玛能谱仪实验步骤能谱仪实验步骤Number:0000010 A:30000 E:1.461MeV 15.0 Count:161.0/S 2012-11-3 14:20T：52.0B：11.9V-STime:300 CTime: 30 CH:100 Ct：2506 6、放射性测量误差影响放射性测量误差影响测量测量将一放射性源放于探头前，改变测量时间，进行多次测量，计算：1 1）不同测量时间对测量误差的影响）不同测量时间对测量误差的影响2 2）重复测量次数对测量误差的影响）

15、重复测量次数对测量误差的影响测量测量时间时间测量测量次数次数103060901201801234561)()!1()() 1(1NNNPNeNNPNNnNnN实测概率实测概率P P（N N）nnN（三（三）、数据的整理）、数据的整理 以计数以计数N N为横轴，以概率为横轴，以概率P P（N N）和）和P(N)P(N)为纵轴，画出分布曲线直方为纵轴，画出分布曲线直方图，然后连成圆滑曲曲。图，然后连成圆滑曲曲。7 7、计算理论概率及实测概率分布、计算理论概率及实测概率分布六、编写实验报告六、编写实验报告 注意：资料整理中也可使用计算机完成。注意：资料整理中也可使用计算机完成。 七、思考题七、思考题 1 1什么叫放射性衰变涨落？它服从什么规律？如何检验？什么叫放射性衰变涨落？它服从什么规律？如何检验？ 2 2以单次测量值以单次测量值N