近代物理实验21盖革弥勒计数器及核衰变的统计规律ppt课件.ppt

0910200 方啸2019-09-19实验2－1　盖革－弥勒计数器及核衰变的统计规律目录•G-M计数管•G-M计数器•核衰变统计规律•统计误差•实验内容G-M计数管•分为：γ计数管〔常见圆管型〕和β计数管〔常见钟罩型）•管中为压强10cmHg左右的惰性气体和少量猝灭气体云母片玻璃壳G-M计数管•工作原理：类似于一个单丝正比室•碰撞电离—电子在强电场中漂移—次级电离—雪崩效应—阳极放电产生脉冲雪崩放电G-M计数管雪崩放电 被电离而获得自由的电子将向阳极丝漂移 接近丝(典型丝的直径约为几十m)的电场对于电子来说已经足够高了(10Kv/cm以上)，可以使这些电子再次电离其它原子 产生雪崩——被电离离子对数目成指数增加G-M计数管雪崩效应的效果：图为单丝正比室电场强度与第一汤姆系数〔用来表征电离的增长〕的关系，充入气体为Ar和甲烷G-M计数管•气体分子退激发出光子—可能与阴极发生光电效应—产生光电子重复电离—连续放电•淬灭气体的作用：• 1.强烈吸收光子，避免光电效应• 2.碰撞中吸收正离子能量，起到淬灭连续放电作用一般选有机物或卤素G-M计数管•性能：•（1〕坪特性：坪长、坪坡度、阈电压•（2〕死时间、恢复时间、分辨时间•（3〕探测效率•（4〕寿命•（5〕温度效应阈电压G-M计数管•性能：•（1〕坪特性：坪长、坪坡度、阈电压•（2〕死时间、恢复时间、分辨时间•（3〕探测效率•（4〕寿命•（5〕温度效应死死时间时间：正离子鞘运行到能使：正离子鞘运行到能使电场电场恢复的地方恢复的地方r0r0所需所需时间时间恢复恢复时间时间：正离子鞘从：正离子鞘从r0r0运行到阴极所需运行到阴极所需时间时间分辨分辨时间时间：：经过时间经过时间τ τ以后出以后出现现的脉冲能被定的脉冲能被定标标器器记录记录。

G-M计数管•性能：•（1〕坪特性：坪长、坪坡度、阈电压•（2〕死时间、恢复时间、分辨时间•（3〕探测效率•（4〕寿命•（5〕温度效应探探测测效率：效率：进进入入计计数管的射数管的射线线粒子能被粒子能被记录记录的几率β β粒子：粒子：98%98%以上以上————由于直接由于直接电电离离γ γ粒子：粒子：1%1%左右左右————通通过过与物与物质质作用作用产产生光生光电电子而子而 间间接接电电离离G-M计数管•性能：•（1〕坪特性：坪长、坪坡度、阈电压•（2〕死时间、恢复时间、分辨时间•（3〕探测效率•（4〕寿命•（5〕温度效应寿命：寿命： 计计数管每放数管每放电电一次就要分解大量猝一次就要分解大量猝灭灭气体分子气体分子 为为了延了延长计长计数管的工作寿命，工作数管的工作寿命，工作电压应选择电压应选择低一点G-M计数管•性能：•（1〕坪特性：坪长、坪坡度、阈电压•（2〕死时间、恢复时间、分辨时间•（3〕探测效率•（4〕寿命•（5〕温度效应温度效温度效应应：：计计数管在一定的温度范数管在一定的温度范围围内才能正常工作。

内才能正常工作温度太低温度太低——猝猝灭灭分子凝聚分子凝聚——猝猝灭灭作用减弱作用减弱——坪坪长缩长缩短，短，直至完全失去猝直至完全失去猝灭灭能力G-M计数器核衰变统计规律大量核的衰变的统计规律：T时间内只有n个核衰变的几率为：n平均较大时，泊松分布化为高斯分布：核衰变统计规律•当m比较大时，泊松分布公式化为高斯分布•当m比较小时统计误差单次测量标准误差为：若测量值N，则相对误差为：结果为：多次测量若在完全相同的条件下，重复K次测量，平均计数为：标准误差：相对误差：结果为：实验内容•（一〕测量G-M计数管的坪特性•（二〕观察测量次数对计数率标准误差的影响•（三〕观察本底对净计数率的影响•（四〕验证核衰变所遵从的统计规律•（五〕用示波器测量计数管的死时间，恢复时间。