近代物理实验盖革米勒计数器名师优质课获奖市赛课一等奖课件

盖革-弥勒计数器及核衰变统计规律第1页目录试验背景；试验目标；试验原理；试验装置；试验内容。12345第2页试验背景

盖革名字同一个在1913年创造探测高能亚原子粒子仪器联络在一起，就是所谓“盖革计数器”。盖革计数器是一个装有气体圆筒，上面加有很高电势，不过还没有高到能克服气体电阻将它击穿地步。假如有一个高能亚原子粒子进入圆筒，它将使其中气体一个分子电离。新产生这个离子以很高能量向阴极运动，途中经过碰撞，再使另外一些原子电离；这些电离原子本身又开始运动，再深入电离其它原子。这就是说，圆筒内气体发生了一次“雪崩”电离过程。因为这个过程，圆筒内气体会经过一个瞬时电流，它能够被统计下来而发出一次咔嗒声。这种咔嗒声统计就是粒子进入圆筒事件。本试验中用来测量β射线和γ射线强度。

盖革（1882.9.30～1945.9.24德国物理学家）第3页试验目标（1）了解盖革-弥勒计数器（G-M计数器）结构，工作原理和性能，掌握G-M计数器使用方法；（2）验证核衰变统计规律，了解放射性测量中统计误差性质，掌握其表示方法。第4页试验原理一、G-M计数器介绍：G-M计数器由G-M计数管，高压电源和定标器三部分组成，如图2-1-1所表示。用高压电源提供G-M计数管工作电压，计数管在射线作用下能够产生电脉冲，而定标器则用来统计计数管所输出脉冲数。第5页二、G-M计数管：G-M计数管按用途可分为β计数管（如图2-1-2a）和γ计数管（如图2-1-2b）。首先抽真空，而后充入惰性气体和猝灭气体。产生脉冲机理，两极间加高电压，产生轴对称电场；射线使气体电离，电子加速向阳极移动，与气体分子碰撞产生次级电子，进而链式这个过程，在阳极附近产生“雪崩放电”。产生紫外光子，使全管放电。第6页正离子慢速移向阴极，如“正离子鞘”。整个计数管如一个电容器，充放电使阳极产生负电压脉冲猝灭气体作用，惰性气体正离子经过与猝灭气体分子碰撞，逐步被转换成猝灭气体正离子，这些正离子在抵达阴极之前本身分解为小分子，而不再打出电子，从而猝灭气体起到了猝灭连续放电作用。第7页三、G-M计数管性能：1、坪特征——坪长、坪坡度、阀电压，如右图VA为阀电压，VB至VC是坪区（雪崩放电，凡在管内引发电离粒子都能被定标器统计下来），其中VC-VB为坪长度，坪有一定坡度，坪坡度定义为2、死时间、恢复时间和分辨时间——正离子鞘减弱了阳极附近电场，此时不能被统计，经过td时间鞘运动到r0（距阳极），使电场刚好到达能够引发第8页雪崩放电，td为死时间；正离子鞘从r0运动到阴极时间tr称为恢复时间，此内，电场未完全恢复，脉冲幅度较小。若τ时间后出现脉冲，则τ被称为分辨时间。这些量能够由示波器测得，如图第9页

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第12页试验装置

第13页试验内容（一）测量G-M计数管砰特征首先连接好电路，置放射源于计数管适当位置。依据计数管类型选择定标器选择定标器高压电源输出电压档。将电压调整旋钮调至输出电压最低位置。打开定标器电源开关，再打开高压开关，使定标器处于计数状态。迟缓升高电压，找出阔电压。按计数相对标准误差约为2%选取计数时间，今后每隔20伏测量一次计数，直至砰区终止。测量结束后，将高压调至阔电压以下。画出曲线，标出每个试验点误差，中间原点计数N，上下横N+𝝈和N-𝝈，求出坪长度、坪坡度，确定阀电压及适宜工作电压范围。第14页（二）观察测量次数对计数率标准误差影响1、测量本底计数率（没有放射源存在时计数率）。依据砰曲线选取工作电压，测量时间取1分钟共测5次。分别求出每次标准误差和相对标准误差。再求出5次测量平均计数率及其标准误差，相对标准误差。将平均计数率误差与单次计数率误差比较，并讨论之；2、测5分钟本底计数。由测量值算出每分钟本底计数率及其标准误差，相对标准误差。将其结果与试验（1）中结果做比较，并讨论之。（四）验证核衰变所遵从统计规律利用本底计数验证泊松分布。依据本底计数率大小，选定一个适当时间，使得该时间平均计数

在3~5之间。以此时间为测量时间，重复测量300次以上第15页计算出试验中某一测量值出现几率，画出泊松分布理论曲线。将两条曲线画在同一坐标纸上进行比较。注意事项：