凌朋的G-M计数管 (2).doc

G-M计数管特性的研究 凌朋 PB05210356 实验目的： 学习、掌握G-M计数管的结构、工作原理和使用方法并对其主要特性进行研究，同时要学习有关使用放射源的安全操作规则。 实验原理： 1．G-M计数管的结构和工作原理 一个带电粒子进入计数管，可以引起一次放电过程而产生一个电压脉冲信号而被记录。 2．G-M计数管的特性 G-M计数管的主要特性包括坪曲线、死时间等。 （1）坪曲线 正常的G-M计数管在强度不变的放射源的照射下，测量计数率随阳极和阴极间外加电压的关系，得到如图4.3.1-2所示的曲线，称为坪曲线。随着外加电压的升高，计数管开始有计数，此时对应的外加电压V0，称为起始电压或阈电压。随着外加电压的继续升高，计数率也迅速增加，但外加电压从V1到V2这一范围内，计数率却几乎不变，这一段外加电压的范围称为坪区，V1-V2的电压值称为坪长。 计数管的坪区也并非完全平坦，随着外加电压的进一步升高，计数率也稍有增加，如电压从V1升至V2，计数率也从N1升至N2。其原因主要是猝灭不够完全，即猝灭气体的正离子到达计数管阴极时有少数也还可能产生次级电子，引起假计数。这些假计数是随外加电压的升高而增加的。为了表示这一特性，定义坪斜T为 实验内容： 1、 测量G-M计数管的坪曲线，确定其工作电压 由所测得的数据绘制带有误差标志的坪曲线，计算待测量计数管的起始电压V0、工作电压、坪长和坪斜T。 计数时间为四十秒，如下表所示 外电压/v 335 1234 1155 1202 1197 345 1260 1207 1267 1245 355 1276 1273 1269 1273 365 1337 1262 1316 1305 375 1338 1285 1309 1311 385 1417 1414 1420 1417 395 1365 1387 1310 1354 405 1459 1476 1484 1473 415 1463 1472 1469 1468 425 1526 1523 1530 1526 435 1608 1613 1620 1614 445 1672 1678 1679 1676 455 1621 1632 1628 1627 465 1698 1690 1688 1692 475 1793 1796 1790 1793 485 1849 1852 1860 1854 495 1934 1936 1940 1937 505 2089 2080 2090 2086 515 2044 2039 2045 2043 535 2061 2058 2070 2063 545 2201 2221 2210 2211 555 2097 2105 2101 2101 565 2197 2186 2176 2186 575 2217 2225 2214 2219 当计数管开始有计数时，读出的电压即为起始电压：=325v 由以上数据作出计数管的坪曲线为 由图上可以读出V1、V2，外加电压在V1到V2这一范围内，计数率几乎不变 =335 =1197 =475 = 1793 可以计算出坪长为475-335=140 坪斜为T=*100%=*100%=0.04%<0.1% 所以此计数管符合实验要求。 当计数管两极上所加电压超过V2时，计数率会明显上升。此时计数管不能正常使用且很容易损坏，实验中应尽量避免外加电压超过坪长区域，所以可以选 ，之间的电压为工作电压，可选工作电压为V=495V。 分析： 由图上可以看出 （1） 这些点并不是较好的集中在曲线上，而是分布在曲线的两侧，说明测量的误差还是比较大的，误差产生可能是，射线的数量是随机的，存在较大的误差范围；仪器的探测会产生一定的假计数或漏计数；仪器本身存在一定的精度，而测量次数又不够多，致使误差较大。 （2） 曲线开始没有上升部分是因为由4.3.1-2图可以看出图线的上升部分极短，若要测量的话，必须在与之间多测量几个点才能将上升部分描出。 2、 验证放射性计数服从统计规律 固定电压为495V，测得如下数据： 计数 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 个数 6 5 19 17 22 21 38 39 33 37 计数 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 个数 38 31 39 31 26 21 20 12 13 14 计数 34 35 36 37 总数 个数 8 9 6 10 515 平均计数较大时服从高斯分布 高斯分布可写为 式中称为方差。 由上表绘制统计计数的高斯分布概率图， 纵坐标是实际计数 分析： 由上图可以看出实验结果近似为高斯分布，但是两者并未符合得很好，实验结果中艰间的数据不符合高斯分布的概率值，只可以说两者只是在一定的误差范围内才相符合，产生误差的原因可能是： 1、 原子核蜕变过程属随机事件，应服从统计规律；多次测量相同时间间隔内的放射性计数，应服从统计分布。但在此处为用仪器来探测射线或本底数，此事件的发生肯定要受到许多因素的影响，如仪器本身的性能影响等均会造成误差甚至错误。 2、 实验中取不同的电压值会有一定的影响。 5