盖革—弥勒计数器和核衰变的统计规律
放射性实验室注意事项
放射性实验室注意事项目前高等学校物理实验中开设核的具有代表性的四个实验：盖革-密勒计数器及核衰变的统计规律；闪烁计数及γ 能谱测量；符合测量；相对论电子的动能与动量关系的测量。
图4-2 放射性警示标识以上四个实验要配备放射源60Co（鈷60，强度约为2 微居里）、137Cs（铯137，强度约为2 微居里）、90Sr-90Y（锶90-钇90，强度约为1 毫居里）。
特别要指出的是，因为这些都是教学实验，它们所需用的放射源均为第V 类放射源，属极低危险源，不会对人体造成永久性损伤。
在此强调这一点，一是对任课教师和学生解除对核放射恐惧的心理障碍；二是要提醒：尽管如此，在实验过程中，当接触放射源时，仍然不能掉以轻心，一定要按照放射源的安全操作规程进行实验，以防万一。
1.全体人员须遵守《中华人民共和国放射性污染防治法》、《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》等有关辐射防护法律、法规，接受、配合各级环保部门的监督和检查。
2.在从事辐射工作前，工作场所须请有资质的单位开展环境影响评价，并报环保部门获批。
涉辐人员须通过环保局组织的培训，领取《辐射安全与防护培训合格证书》后方可从事辐射工作，超过《合格证书》有效期的需要复训。
3.涉辐场所需设置明显的放射性标识。
射线装置的使用场所设置放射性标识和防护警戒线，报警装置或者工作指示灯。
I 类、II 类放射源应有联锁装置。
4.从事辐射工作人员上岗前需进行职业健康体检，无禁忌症方可上岗，上岗后每年进行职业健康体检，体检结果由专人存档。
辐射工作期间，辐射工作人员应佩带个人剂量计，每季度接受剂量监测，尽可能做到“防护和安全的最优化”原则，监测结果由专人负责记录，并存档。
5.涉辐场所每三个月自行监测一次，并做好记录，以备环保部门核查。
每年须请有资质的单位（CMA）进行涉辐场所监测，监测报告需交环保部门备案。
从事辐射工作人员在辐射实验时必须采取必要的防护措施，规范操作。
6.建立放射性同位素和射线装置的台账管理和日常领用登记制度，定期对放射源、放射性同位素和射线装置进行全面的核对和盘查，做到账物相符。
盖革一米勒计数管的特性及放射性衰变的统计规律
1.计数管在什么情况下出现连续放电？ 出现连续放电时怎徉处理？ 如何延长计数管的使用寿命？当电场强度大到一定程度时，由于放大后的次级离子数足够多，电离电荷所产生的电场抵消一部分外加电场，即所谓空间电荷效应，这时气体放大系数不是恒定的，而与原电离有关。
区域Ⅴ为G-M 区，进入该区后，离子倍增更加猛烈，空间电荷效应越来越强，此时电离电流强度不再与原电离有关，反映在曲线上是α和β两根曲线重合，并且随电压的变化较小。
工作在该区的气体探测器是G-M 计数管。
当工作电压超过2V 继续升高时，计数率将急剧上升，这时计数管已进入“连续放电区”。
计数管经过一次连续放电，就会使猝熄气体大量分解。
使用时，要小心避免发生连续放电。
升高电压时，应该特别注意其计数情况，如发现计数率剧增，要立刻降低电压！计数管每计数一次，就有部分猝熄气体分子被分解(每次约1010个)，从而失去猝熄作用，所以G-M 计数管有一定的寿命。
在正常条件下，有机管约为891010次计数。
卤素气体分解后有可能重新复合，因此尽管含量少，但计数寿命可达9101010次计数。
G-M 计数管必须在一定温度范围内才能正常工作。
温度太低时，部分猝熄气体会凝聚，使猝熄作用减弱，坪长缩短直至完全丧失猝熄能力而连续放电。
一般有机管的工作温度约为0～40℃，卤素管约为-10～50℃。
2.G-M 计数管的计数与哪些因素有关？ 能否用它来测量能量和区分射线种类？与坪曲线、分辨时间、探测效率和寿命等因素有关。
在一定的外加电压下，不论射线在计数管内打出多少正负离子对，最后形成的正离子鞘总是一样的。
因此，G-M 计数管不能区分不同种类，不同能量的粒子，只要射入的粒子引起电离，就可以被记录。
3.分辨时间的存在对计数有什么影响？ 能否克服？ 如何用示波器来测量分辨时间？ 一般情况下，G-M 计数管的分辨时间在100μs ～400μs 之间。
由于分辨时间较长，故G-M 计数管不能进行快速计数。
盖勒-弥勒计数器和放射性探测实验方案(优.选)
盖勒-弥勒计数器和放射性探测实验方案一．实验目的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（放射衰变）的统计分布规律及计数率测定的标准偏差计算方法。
二．实验内容1．测定盖革—弥勒计数器的工作原理和掌握测量方法；2．用盖革—弥勒计数器测定放射源的强度及其衰变规律。
三．实验原理1．盖革-弥勒计数器的工作原理盖革-弥勒计数器简称G-M计数器。
它由G-M计数管、高压电源和定标器组成。
常见的G-M计数管，是在一密封的玻璃管内，中心张紧一根钨丝作为阳极，紧贴玻璃管的内表面装一金属圆筒作为阴极。
管内充以惰性气体。
用G-M计数管作测量时，高压电源通过高电阻R加在计数管的两极上。
于是，在管内的两极间产生一柱对称电场，愈靠近阳极，电场愈强。
当有粒子射入计数管后，将引起管内的气体电离，产生少量的离子对。
但所产生的负离子（实际上是电子）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，打出很多次极电子。
这些次极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，次极电子急剧倍增，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，所以绝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，从而使电子暂时失去电离气体分子的能量，雪崩过程就自动停止。
之后，正离子鞘在电场作用下向阴极运动。
计数管的两极间具有一定的电容，加上高电压后使两面三刀极带有一定量值的电荷。
随着正离子鞘运动到阴极中和后，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R向计数管充电，使阳极电位得到恢复，从而在阳极上得到一个负电压脉冲。
脉冲的大小决定于计数管中的场强，而与入射粒子引起的原始离子对的数目无关（在计数评区内）。
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。
盖革弥勒计数器及核衰变的统计规律
盖革--弥勒计数器及核衰变的统计规律一．实验目的1. 掌握G-M计数器的工作基础，测定其有关特性，学会使用。
2. 以G-M计数器为测试设备，验证核衰变的统计规律。
3. 学会使用放射性测量结果的误差表示法，学会多次测量结果的误差计算及测试时间的选择。
二．实验仪器盖革--弥勒计数器、放射源、铅室、定标器三．实验原理1. G-M计数器的工作原理G-M计数管有各种不同的结构，本实验选用长圆柱形γ计数管，它们都由圆筒状的阴极和装在轴线上的阳极丝共同密封在玻璃管内组成。
管内充以一定量的惰性气体（氩居多）和少量猝灭气体（为了使一个放射性粒子引起放电后只记一次）。
计数管工作时，在计数管阳极加上直流高压，则在计数管的阳极和阴极（接地）之间形成径向分布的电场。
射线进入管内，与管壁或气体分子相互作用引起管内气体电离，所产生的负离子（实际上即电子）在电场加速下向阳极移动，在到达阳极之前与气体分子发生多次碰撞，打出很多次级电子，这些次级电子也在电场加速下向阳极运动，并在运动过程中与气体分子发生多次碰撞，打出更多次级电子，这样就引起了“雪崩”放电。
在“雪崩”过程中，由于受激原子的退激和正负离子复合产生的光子被猝灭分子吸收。
电子质量小，运动速度快，正离子质量大，运动速度慢，电子到达阳极后，阳极周围形成一层“正离子鞘”，阳极附近的电场随“正离子鞘”的形成而减弱，以致新电子无法增值，放电便终止了。
计数管可看做一个电容器，放电前加了高压，于是在两极上就带有了一定量的电荷，放电过程中在阳极得到一个负电压脉冲。
负脉冲的幅度与电源电压以及电阻R的大小有关，电压高则负脉冲的幅度高；电阻大，脉冲的宽度较大，幅度也较高。
2. G-M计数器的特性1）坪特性——包括起始电压、坪长、坪斜等当射入计数管的粒子数目不变时，改变计数管两极间所加电压值，发现定标器计得的计数率（单位时间内计数）是变化的，曲线中间有一段平坦的部分，所以称其为“坪特性曲线”。
在强度不变的放射源照射下,G-M管的计数率n 随外加电压变化的曲线即坪曲线如图所示。
盖革弥勒计数器及核衰变的统计规律实验报告.doc
盖革-弥勒计数器及核衰变的统计规律盖革-弥勒计数器是气体探测器的一种，用來测定射线强度，既单位时间的粒子个数。
近年 来，随着闪烁探测器及半导体探测器的发展，其重耍性有所下降，但由于它的没备简单，使 用方便，在有关的放射性测撒屮仍在广泛使用。
一、 实验目的掌握G-M 计数器的工作难础，测定其有关特性，学会使用；以G-M 计数器米测试设备，验 证核袞变的统计规律；学会使川放射性测3结果的误差表示法，学会多次测呈结果的误差计 算及测试吋间的选择。
二、 实验原理1、G-M 计数器原理：G-M 计数器是利用射线使计数管内的丁.作气体电离，然后收集产生的电荷来记录射线的 探测器。
玻璃管内冇糾筒状阴极，在明极对称轴上.装冇丝状阳极。
先将管内抽成真空，冉充入一定s 的惰性气体和少量猝灭气体（卤素或奋机物）在G-M 计数管两级加上电压，没其阳极半 径为a ，阴极半径为b ，阳极与叨极间的电压为U ，则沿着管径向位置为r 处的电场强度 为 ，可见随着r 减小，电场强度增大，且阳极附近急剧增大。
2、脉冲原理（丨）当射线进入G-M 管中使得管中气体电离后，正离子和负离子在管内电场的作川下分 别14阴极和阳极移动。
在阳极附近强人的电场作川K,电子获得强人的动能以至于将阳极附 近的气体电离。
经过多次碰撞，殃及附近的电子急剧增多，形成了 “雪劢电子”；在这些碰 撞中会产生大S 的紫外线光了，这些光了能进一步的产生第二波的“雪崩”效应，增加电了。
这个电子不断培加的过程称为气体放大。
（2） 雪崩过程发屮在殃及附近，加上电子的质量远远小于阳离子的质量，速度比阳离子快， W 此电子很快被阳极吸收，在管内留下一个被大量HI 离子构成的叩离子鞘包围着的叩极。
正 离子鞘将随着电离的发生逐渐增厚，由于正离子鞘的作用，阳极附近的电场将随之减小，以 致新电子无法增殖，即电场强度不足以引发雪崩效应，雪崩效座停止，正离子鞘停止生成， 放电便终止了，何候，正离子鞘在屯场的作用下慢慢移向阴极，最后到达阴极被中和，阳极 附近的电场也随之恢复，使得与G-M 串联的电阻记录下一个电压脉冲。
盖革一米勒计数管的特性及放射性衰变的统计规律
佛山科学技术学院实 验 报告课程名称 近代物理实验 实验项目 盖革一米勒计数管的特性及放射性衰变的统计规律专业班级 10物师 姓名 李福潘 学号 2010284113 仪器组号指导教师 李斌老师 成绩 日期 2013年4月8日星期一 一.实验目的（1）了解盖革—米勒计数管的工作原理及特点；（2）学会如何测量其特性参数及确定管子的工作电压；（3）掌握测量物质吸收系数的方法，并验证核衰变的统计规律。
二 实验仪器实验装置包括G-M 计数管、计数管探头、自动定标器、铝吸收片和β放射源。
计数管探头是一个前置放大器，用于将计数管产生的脉冲进行放大。
自动定标器已集高、低压电源和定标器为一体，计数管所需高压便由自动定标器提供。
三.实验原理计数管可看成是一个电容,雪崩放电前加有高压,因而在两极上有一定量的电荷存在,放电后电子中和了阳极上一部分电荷，使阳极电位降低。
随着正离子向阴极运动，高压电源便通过电阻 R 向计数管充电，使阳极电位恢复，在阳极上就得到一个负的电压脉冲。
因此，一次雪崩放电就得到一个脉冲，即一个入射粒子入射只形成一个脉冲，脉冲幅度的大小由高压电源电压和电阻R 决定,与入射粒子的能量和带电量无关。
2、G-M 管的特性（1） 坪曲线。
在强度不变的放射源照射下,G-M 管的计数率n 随外加电压变化的曲线如图1所示。
由于该曲线存在一段随外加电压变化而变化较小的区间即坪区，因此把它叫做坪曲线。
坪曲线的主要参数有起始电压、坪长和坪斜。
起始电压即计数管开始放电时的外加电压，图中用0V 表示。
坪长即坪区的长度，图中为21V V 和之差。
坪斜即坪区的坡度，通常用坪区内电压每增加l00V 时计数率增长的百分比表示：42112211012n n T n n V V -=⨯+-（）（V ） [单位:%/(l00V)], (1) 式中T 表示坪斜，1n ，2n 分别对应于1V 和2V 时的计数率。
实验报告内容：一.实验目的 二.实验仪器 （仪器名称,型号，参数，编号） 三.实验原理（原理文字叙述和公式，原理图） 四.实验步骤 五，实验数据和数据处理 六，实验结果 七，分析讨论（实验结果的误差来源和减小误差的方法，实验现象的分析，问题的讨论） 八，思考题坪曲线是衡量G-M 管性能的重要指标，在使用前必须进行测量，以鉴别计数管的质量并确定工作电压。
G-M计数器及核衰变的统计规律
工作电压区 连续放电
在 进 入 G-M 计数 管 的射 线粒 子 数不变 的 情 数 n B 率 况下,计数管的计数率n( 单位时间内的计数) 与工 nA 作电压V的关系曲线称为G-M计数管的坪曲线， 如图2-1-4所示。 坪曲线的主要参数有： 起始电压、 起始 电压 坪长和坪斜。
击穿电压
VB 电压 当外加电压较小时，计数管并不计数，因为 V0 VA 此时阳极附近的场强还不足以引起雪崩过程，放 图2-1-4 G-M计数管的坪曲线 电脉冲很小，不能触发定标器。当电压增加到某 一数值V0时，定标器开始计数。V0称为起始电压 或阈电压，它的值与管内惰性气体的成分和压力，猝熄气体的含量及阳极丝的直径等有关， 一般有机管约为800～1000伏， 卤素管约为300～600伏。 随着电压的升高， 计数率迅速增大， 这是因为这时计数管输出的脉冲幅度受离子复合、气体放大倍数和雪崩次数涨落等影响有 大有小，只有幅度高的脉冲才能被定标器记录下来，随着电压升高，脉冲幅度也增大，这 样就有更多的脉冲被记录，因而记数率随电压升高而增加。从VA开始继续增加电压到VB， 在这范围内，入射粒子只要电离一个气体分子，就会引起计数管全管放电，脉冲的出现不 再与初始离子对数有关。电压的变化只改变脉冲大小并不增加脉冲个数，所以计数率基本 保持不变。曲线的这一段称为坪区，对应的电压差VB-VA叫坪长，坪越长，计数管的性能越 好。计数管的工作电压通常选在距离坪的起端三分之一到二分之一坪长之间的地方，以减 少高压飘移对计数的影响。
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消一部分外加电场，即所谓空间电荷效应，这时 气体放大系数不是恒定的，而与原电离有关。区 域Ⅴ为G-M区，进入该区后，离子倍增更加猛烈， 空间电荷效应越来越强，此时电离电流强度不再 与原电离有关，反映在曲线上是α和β两根曲线 重合，并且随电压的变化较小。工作在该区的气 体探测器是G-M计数管。如果再继续增大电压， 则进入连续放电区。 2. G-M计数管的工作原理
南开大学近代物理实验目录
编者的话高校理科物理类专业（四年制）近代物理实验教学基本要求第一章随机误差及其几种主要分布1 随机误差及其几种主要分布2蒙特卡罗方法第二章核物理实验实验2－1 盖革－弥勒计数器及核衰变的统计规律实验2－2闪烁计数器及γ能谱测量实验2－3符合测量实验2－4相对论电子的动能与动量关系的测量第三章原子物理实验实验3－1密立根油滴实验实验3－2夫兰克-赫兹实验实验3－3氢的同位素光谱实验3－4斯特恩-盖拉赫实验实验3－5塞曼效应第四章光学类实验实验4－1光弹性效应实验4－2傅里叶变换光谱实验4－3 光速实验Ⅰ：声光调制和光速测量实验4－4光速实验Ⅱ：光速和介质折射率的测量实验4－5 电光调制器特性的测试实验4－6法拉第效应实验4－7光电混合型光学双稳态实验4－8光子计数实验Ⅰ：单光子计数实验4－9光子计数实验Ⅱ：时间分辨光子计数实验系统实验4－10荧光光谱第五章X射线和电子衍射实验实验5－1粉末照相法实验5－2劳厄照相法实验5－3 电子衍射实验第六章磁共振实验实验6－1核磁共振实验6－2 脉冲核磁共振实验6－3 光泵磁共振第七章微波实验实验7－1 微波基础实验实验7－2 微波电子自旋共振第八章真空镀膜实验实验8－1 离子溅射镀膜第九章高等物理实验实验9－1 晶体光折变效应与光学存储实验9－2 新型散射现象及其应用实验9－3 晶格振动拉曼光谱在宝石鉴定中的应用实验9－4 高压相变的光学显微镜观察实验9－5 光通信实验实验9－6 光纤光栅传感实验实验9－7 掺铒光纤放大器实验9－8 电光小角度传递与检测实验9－9 微弱信号检测和锁相放大器实验9－10基于PoweLab数据采集分析系统的生理信号分析实验9－11 基于LabVIEW的人体心电信号采集程序开发实验9－12液氮区超导体电特性和磁特性的观察和测量实验9－13激光多普勒（LDV)法测量流体速度实验9－14CCD原理及其应用实验9－15彩色编码摄影及光学/数字彩色图像解码实验实验9－16扫描隧道显微镜（STM）附录附录一中华人民共和国法定计量单位附录二基本物理常量表附录三x射线实验技术基础理论附录四历年诺贝尔物理学奖简介（1901－2005）。
盖革米勒计数器 实验报告
近代物理实验报告指导教师：得分：实验时间： 2009 年 10 月 22 日，第九周，周四，第 5-8 节实验者：班级材料0705 学号 5 姓名童凌炜同组者：班级材料0705 学号 2007670 姓名车宏龙实验地点：综合楼 507实验条件：室内温度℃，相对湿度 %，室内气压实验题目：盖革-米勒计数器实验仪器：（注明规格和型号）圆柱形γ计数管一支，自动定标器一台（带高压电源），示波器一台，137Cs放射源一枚。
实验目的：1.掌握盖革-米勒计数器的结构、原理、使用方法2.验证核衰变的统计规律，熟悉放射性测量误差的表示方法实验原理简述：1.计数管的构造与工作原理GM计数管有圆柱形和钟罩型两种，其共同结构为圆筒状的阴极和装在轴线上的阳极丝共同密封在玻璃管内而成。
管内通常充有约10kpa的惰性气体及相应的猝熄气体。
当带电粒子进入计数管的灵敏区域时，将引起管内气体的电离，电力产生的电子在电场加速下向阳极运动，一方面因电场加速获得能量，一方面又因与气体分子碰撞而损失能量。
在充有猝熄气体的计数管中，这些光子大部分将被猝熄气体所吸收，因而达不到阴极，但却会逐步沿铅丝极方向扩展并产生新的电子（光电作用），这些电子又会进一步产生雪崩式的放电。
当电子到达阳极的时候，因为正离子移动的很慢，基本上没有移动能力，从而形成了围绕着丝级的正离子鞘。
由于放电后电子中和了阳极上的一部分电荷， 使得阳极电位降低， 随着正粒子向着阳极运动， 高压电源便通过电阻R 向计数管充电， 使得阳极电位回复， 在阳极上变得到一个负的脉冲电压。
这个负的脉冲电压， 便起到了计数的显示作用。
2. 计数管的特性3. 坪特性——包括起始电压、 坪长、 坪斜等4. 当射入计数管的粒子数目不变时， 改变计数管两级之间所加的高压值， 发现由定标器测得的计数率有变化， 如图所示的曲线。
在这个图中， V0称为起始电压， ΔV=V2-V1称为坪长， 在坪区内， 电压每升高1V 是， 计数率增加的百分数称为坪斜， 由公式表示为%100*)(12112V V n n n k l --=5.6. 坪特性曲线反映了计数管的性能， 所以使用前必须对它进行测量。
近代物理-复旦大学物理教学中心
实验六: γ能谱实验(乐永康)
在核物理研究中,离不开对γ射线的测量.γ射线是不带电的中性粒子,它与物质的相互作用与带电粒子有显著的差别.γ射线与物质的作用主要有光电效应,康普顿散射和电子对效应这三种.本实验利用NaI(Tl)闪烁探测器来测量γ射线的能谱.谱仪的主要优点是既能探测中性粒子,又能探测带电粒子;既能测量粒子强度,又能测量粒子能量,而且探测效率高,分辨时间短.
5.脉冲核磁共振及核磁共振成像实验
6.相对论验证实验
7.弗兰克-赫兹实验中电子能量分布的测定
8. X光衍射实验扩展内容
9.小型质谱仪实验扩展内容
10.冉绍尔-汤森效应
11.符合测量实验
12.盖革-弥勒计数器和核衰变的统计规律实验
13.氢氘光谱实验
14.扫描隧道显微镜STM
15.原子力显微镜AFM
16.电子自旋共振
实验目的是:通过汞原子第一激发电位的测量了解夫兰克和赫兹在研究原子内部能量量子化问题时所采用的基本实验方法;了解电子与原子碰撞和能量交换过程的微观图象和影响这个过程的主要物理因素.
实验二:塞曼效应(姚红英)
1896年Zeeman发现当光源放在足够强的磁场中时,原来的一条光谱线分裂成几条光谱线,分裂的谱线成分是偏振的,分裂的条数随能级的类别而不同.
17.微波参数测量
18.超导转变温度测量
作业和考核方式：每个实验都要交一份实验报告,期末考核为根据选做内容写的论文和报告会上的口头报告。
教师教学、科研情况简介和主要社会兼职：长期从事近代物理实验和物理实验教学,主要研究方向为近代物理实验仪器的开发和实验教学改革
近代物理实验2-1盖革-米勒计数器及核衰变统计规律
盖革-米勒计数器及核衰变统计规律方啸（南开大学物理科学学院，天津 300071）【摘要】本文介绍了盖革-米勒计数器的基本结构、工作原理和性能，并给出了核衰变的理论统计规律。
之后作者通过设计实验和分析数据测量了盖革-米勒计数管的坪特性，并验证了核衰变的统计规律。
【关键字】盖革-米勒计数器计数管坪特性核衰变统计规律1.引言盖革-米勒计数器（G-M计数器）是一种气体电离探测器，由德国物理学家盖革（Hans Wilhelm Geiger,1882～1945）和米勒（E. Walther Muller，1905～1979）在1928年发明[1]。
G-M计数器与正比计数器类似，但所加的电压更高。
带电粒子射入气体，在离子增殖过程中，受激原子退激，发射紫外光子，这些光子射到阴极上产生光电子，光电子向阳极漂移，又引起离子增殖，于是在管中形成自激放电。
为了使之能够计数，计数器中充有有机气体或卤素蒸气，能吸收光子，起到猝灭作用。
盖革-米勒计数器优点是灵敏度高，脉冲幅度大，缺点是不能快速计数。
1908年，盖革按照卢瑟福（ E. Ernest Rutherford，1871～1937）的要求，设计制成了一台α粒子计数器。
卢瑟福和盖革利用这一计数器对α粒子进行了探测。
从1920年起，盖革和米勒对计数器作了许多改进，灵敏度得到很大提高，被称为盖革-米勒计数器，应用十分广泛。
本文第二个部分先介绍了G-M计数器的结构组成，阐述了其重要部件G-M 计数管的工作原理和性能。
第三部分给出了核衰变的理论统计规律，并对测量误差做出了理论估计。
第四部分是实验的具体设计。
第五部分对实验获得的数据进行分析处理。
实验成功测得了G-M计数管的坪特性，并验证了核衰变的统计规律。
2.G-M计数器图1 G-M计数器实验装置图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1）。
G-M计数管按用途可分为γ计数管(常见圆管型）和β计数管(常见钟罩型)(如图2)。
放射性元素的衰变
第1页
自学指导题:
1、探测射线方法都有哪些？ 2.探测射线仪器及其试验现象？
放射性元素的衰变
第2页
一、探测射线仪器和方法:
1.方法： （1）粒子使气体或液体电离, 以这 些离子为关键, 过饱和蒸汽产生雾滴, 过热液体会产生气泡。
（2）使摄影底片感光。
（3）使荧光物质产生荧光。
放射性元素的衰变
（1）放射强度易控制, 还能够 制成各种形状
（2）半衰期比天然放射性物质 短得多, 所以放射性废料轻易处 理。
放射性元素的衰变
第21页
放 射 性 射线应用 同 位 素 应 示踪原子 用
探伤仪 培育新种 保留食物
消除有害静电 毁灭害虫
治疗恶性肿瘤
农作物检测 诊疗器质性和功效性疾病 生物大分子结构及功效研究
第12页
二、核反应:
1.定义：原子核在其它粒子轰击下生成新 原子核过程, 称为核反应。
在核反应中, 质量数守恒, 电荷数守恒
2.几个人工核转变方程：
（1）卢瑟福发觉质子方程:
4 2
He174N
187O11H
放射性元素的衰变
第13页
（2）查德威克发觉中子方程:
4 2
He
49Be162C
01n
（3）居里夫妇发觉人工放射性同位素和 正电子方程:
第3页
2.仪器：
摄影机
（1）威尔逊云室: 结构: 如图。
透明盖
原理:
饱和汽
放射源
在云室内加酒精, 使室内
充满饱和气。然后使活塞
快速下移一段距离, 使酒
活塞
精处于过饱和状态, 这时若有能量较高粒子飞过,
使沿途气体分子电离, 过饱和汽便以这些离子为
盖革弥勒计数器及核衰变的
为提高探测效率采取的措施。
实验原理和相关名词
使用G-M计数器测量时，两极间形成柱状轴对称电场。射线进 入，引起气体电离，所产生电子就向阳极移动，在阳极附近与 气体分子发生打出次级电子的碰撞，电子同样向阳极移动。引 起“雪崩”放电。将产生大量紫外光光子，引起全管放电。大 量电子移动到阳极被中和。大量正离子由于质量大，移动缓慢， 在阳极附近形成正离子鞘。
坪坡度
定义为电压升高1伏计数率的相对增加量。
死时间，恢复时间，分辨时间
随着正离子鞘向阴极移动，阳极附近电场逐渐回复，假定t时间 运动到某处，使得阳极附近电场恢复到能引起雪崩放电程度，t 就称为死时间。 正离子鞘从该处运动到阴极的时间称为恢复时间。 如果在时间t以后出现脉冲，开始能被定标器记录下来，称为分 辨时间。
盖革-弥勒计数器及核 衰变的统计规律
内容摘要
1. 仪器介绍 2.实验原理 3.相关名词 4.实验内容 5.注意事项
仪器介绍
盖革弥勒计数器（G-M计数器）是射线气体探测器中 应用最广泛的一种，主要测量ß射线 和 γ射线的强度。
由G-M计数管，高压电源，定标器三部分组成。
高压电源为计数管提供工作电压，计数管在射线作用 下产生脉冲，定标器则来记录计数管输出的脉冲数。
注意事项
1.放射性射线对人体有危害，开始前一定要阅读实验关于使用放 射性源的规定，严格遵守。
2.计数器是低气压玻璃器件，易碎，防止碰撞，使用时工作电压 选取适当，严防出现连续放电现象。
高压电源
R
G-M计数管
前置放大 器
C
定标器
G-M计数器可分为ß计数管和γ计数管。
阴 极
阳极
γ计数管 阳极
云母 片
玻璃壳
盖革-米勒计数管
盖革—米勒计数管的特性及放射性衰变的统计摘要：盖革—米勒计数管是核辐射气体探测器的一种，通常简称为G-M计数管，它是由盖革和米勒两位科学家发明的，由于它具有结构简单、使用方便、成本低廉、可以做成便携式仪器等特点，至今在放射性同位素应用和剂量监测工作中，仍是常用的探测元件。
关键词：盖革—米勒计数管原理坪曲线泊松分布1.实验目的(1)了解盖革-米勒计数管的工作原理及特点。
(2)学会测量盖革-米勒计数管的特性参数及确定其工作电压。
(3)学会验证和衰变的统计规律。
2.实验仪器实验装置图如图1所示，包括G-M计数管、计数管、计数管探头、自动定标器和β放射源。
计数管探头是一个前置放大器，用于将计数管产生的脉冲进行放大，自动定标器已集高、低压电源和定标器为一体，计数管所需高压便由自动定标器提供。
图1 实验装置图3.实验原理：3.1G-M管的结构和工作原理G-M管的结构类型很多，最常见的有圆柱型和钟罩型两种，他们都是由同轴圆柱形电极构成。
图2是其结构示意图，中心的金属丝为阳极，管内壁圆筒状的金属套（或一层金属粉末）为阴极，管内充有一定量的混合气体（通常为惰性气体及少量的猝灭气体），钟罩型的入射窗在管底部，一般用薄的云母片作成，圆柱型的入射窗就是玻璃管壁。
测量时，根据射线的性质和测量环境来确定选择哪种类型的管子对于α和β等穿透力弱的射线用薄窗的管子来探测；对于穿透力较强的γ射线，一般可用圆柱型计数管。
图2 G-M计数管G-M管工作时，阳极上的直流高压由高压电源供给，于是在计数管内形成一个柱状对称电场。
带电粒子进入计数管，与管内气体分子发生碰撞，使气体分子电离，即初电离（γ粒子不能直接使气体分子电离，但它在阴极上打出的光电子可使气体分子发生电离）。
初电离产生的电子在电场的加速下向阳极运动，同时获得能量。
当能量增加到一定值时，又可使气体分子电离产生新的离子对，这些新离子对中的电子又在电场中被加速再次发生电离碰撞而产生更多的离子对，由于阳极附近很小区域内电场最强，故此区间内发生电离碰撞几率最大，从而倍增出大量的电子和正离子，这个现象称为雪崩，雪崩产生的大量电子很快被阳极收集，而正离子由于质量大、运动速度慢，便在阳极周围形成一层“正离子鞘”，阳极附近的电场随着正离子鞘的形成而逐渐减弱，使雪崩放电停止。
盖革弥勒计数器和模拟放射源探测实验报告、预习报告、原始数据
院（系）名称广二师（物理系）班别12物教A班姓名黄泽涵专业名称物理学（师范)学号12550601057实验课程名称近代物理实验实验项目名称盖革弥勒计数器和模拟放射源探测内容包含：实验目的、实验原理简述、实验中注意事项、实验（预习）要求1、 实验目的学习了解G--M计数管的工作原理和使用方法，对其主要特性进行研究，同时验证核辐射计数的统计规律。
2、实验原理简述G-M计数器是核辐射测量中最基本的气体探测器之一，它主要用来测量γ射线和β射线的强度，也可以用来测量α射线和Ｘ射线。
1、气体探测器中收集的电离离子对数和和外电压的关系曲线图 1 电离离子对数和和外电压的关系曲线G-M区：当气体放大系数M足够大时，电子雪崩持续发展成自激放电，此时增值的离子对总数与原电离无关。
G-M计数器是工作于G-M区的计数器。
2、G-M计数器的优点：（1）灵敏度高；（2）脉冲幅度大 ;（3）稳定性高；(4)计数器的大小和几何形状可按探测粒子的类型和测量的要求在较大范围内变动；（5）结构简单、使用方便、成本低廉。
3、G-M计数器工作原理：α、β等粒子进入计数管，与管内惰性气体分子碰撞而引起后者电离; 电离产生的电子在强电场下获大动能向正极运动; 电子在运动过程中再与工作气体的分子碰撞而导致新的电离（经过多次碰撞电离）正负离子迅速增值尤其在阳极附近的空间电场最强，次级电子急剧倍增，从而引起沿整条粒子轨线的“电子雪崩”现象，在阳极上便发生放电而产生一个电流脉冲输出。
钟罩形G-M计数器。
主要用于α和β放射性的测量。
由于α和β射线的穿透力差，必须经过特殊的入射窗射入计数管才能被探测到。
阳极丝一端固定，另一端不固定，点上一个小玻璃珠，以避免尖端放电，也避免抽气时刺破云母窗。
图 3 G-M计数器的输出脉冲波形G-M计数器的输出脉冲波形如上图 3所示。
G-M计数器的输出脉冲由放电后增值的电子和正离子的运动形成的，主要是正离子脉冲的贡献。
其波形与正比计数器的输出脉冲波形类似。
盖革-弥勒计数器及核衰变的统计规律
盖革-弥勒计数器及核衰变的统计规律盖革-弥勒计数器是一种用于测量放射性核素活度的仪器。
它基于核反应速率与放射性核素的活度之间的关系，通过测量辐射计数来估算样品的放射性活度。
本文将探讨盖革-弥勒计数器的工作原理以及核衰变的统计规律。
一、盖革-弥勒计数器的工作原理盖革-弥勒计数器主要由两个部分组成：探头和电子学装置。
探头是由放射性样品和闪烁体组成，通过放射线和闪烁效应将辐射计数转化成可感测的光脉冲。
电子学装置负责对探头输出的信号进行放大、滤波和数字化处理。
当探头接受放射性样品的辐射时，闪烁体被激发并发出光子。
这些光子与光导管中的正电子发生相遇，产生光电效应并产生电子-空穴对。
这些电子会经过倍增器的放大器，产生更多的电子-空穴对，最终形成一个能够被电子学装置记录和分析的电脉冲。
通过校准和标准曲线法，可以将盖革-弥勒计数器的输出辐射计数转化成样品的放射性活度。
在核废料储存和放射性医学诊断等领域中，盖革-弥勒计数器被广泛使用。
二、核衰变的统计规律核衰变是一种随机性过程，每个放射性核素的衰变和放射发生率并不是恒定值。
相反，这些过程遵循一些统计规律，包括：1.指数规律指数规律是最普遍的核衰变统计规律之一。
在这一规律下，放射性核素的活度随时间呈指数下降。
每个放射性核素的半衰期是指其放射性活度减半所需的时间。
每次单个核衰变的发生是一个独立的随机过程，发生的概率在时间上是均匀分布的。
2.泊松分布泊松分布是描述随机事件发生的分布。
在核衰变中，每次放射性衰变是一个随机过程，一个时间点上出现较多的衰变事件比出现较少的衰变事件的概率要小。
这种规律被称为泊松分布。
3.高斯分布高斯分布是另一种随机分布，常常用于描述实验测量误差。
在放射性核素活度的测量中，测量误差会引入高斯分布的误差，并将造成测量值与理论值之间存在一定差异。
结论盖革-弥勒计数器在核科学、医疗和环境监测等领域中起着重要作用。
这种仪器通过电子学装置对辐射计数进行放大和数字化处理，以确定放射性样品的含量和活度。
高中物理第十九章原子核第3、4节探测射线的方法放射性的应用与防护535物理
在涉及核反应写核反应方程的问题中，需根据电荷数、 质量数守恒，依据已知的原子核、粒子写出未知原子核(或粒 子)的电荷数和质量数，然后确定是何种原子核(或粒子)。
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放射性的防护与应用
[典例 2] 用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的
发现，天然放射性同位素只不过 40 几种，而今天人工制造的同位
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[特别提醒] (1)核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用等 号连接，只能用单向箭头表示反应方向。 (2)核反应方程遵守质量数守恒和电荷数守恒。
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[试身手]
2．(多选)铝箔被 α 粒子轰击后发生了以下核反应：2173Al＋42He―→X
＋10n。下列判断正确的是
3．(多选)关于放射性同位素，以下说法正确的是
()
A．放射性同位素与放射性元素一样，都具有一定的半衰期，
衰变规律一样
B．放射性同位素衰变可生成另一种新元素
C．放射性同位素只能是天然衰变时产生的，不能用人工方法
制得
D．以上说法均不对 解析：放射性同位素也具有放射性，半衰期也不受物理和化学
因素的影响，衰变后形成新元素，选项 A、B 正确；现在的大
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2．放射性的应用 (1)放射出的射线的利用： ①利用 γ 射线的贯穿本领：利用 60Co 放出的很强的 γ 射线 来检查金属内部有没有砂眼和裂纹，这叫 γ 射线探伤。利用 γ 射 线可以检查 30 cm 厚的钢铁部件，利用放射线的贯穿本领，可用 来检查各种产品的厚度、密封容器中的液面高度等，从而自动控 制生产过程； ②利用射线的电离作用：放射线能使空气电离，从而可以消 除静电积累，防止静电产生的危害；
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分辨时间的测量
假设测得计数率m，分辨时间为τ，则单位时间内有mτ 时间要产生漏记。若实际的计数率为n，则单位时间内的 漏记数为nmτ
n-m=nmτ
修正后的计数率公式 ：n=m/(1-mτ)
双源法测量分辨时间
• nA=mA/(1-ma τ) • nB=mB/(1-mB τ) • Nab=nA+nB=mAB/(1-mAB τ) • τ =(mA+mB-mAB)/2mAmB
fj :每个分组区间中实际观测到的次数 fj’:每个分组区间中按理论分布应有的出现次数
• 算出随机变数x2所取的值大于某个预定值x21- α的概率P(x2>x21- α), 令此概率为α
• 在检验时，先设定一个小概率α,称为显著性水平，一般设为0.10，可 从表中找到对应的x21- α
• 自由度v=r-s-1 • 若x2<x21- α，则小概率事件未发生，认为此组数据服从泊松分布
核衰变的统计规律
在t时间内平均衰变的原子核的数目：m=N(1-e-λt)
每个核在t时间内发生衰变的几率为1-e-λt，不发生衰变 的几率为e-λt
在t时间内，在N个原子核中有n个核发生衰变的几率为
p(n)=CNn(1-e-λt)n(e-λt)N-n
当N很大且λt<<1时，二项式分布简化为泊松分布
射粒子的数目
所产生的负离子在电场 加速下向阳极运动
负离子与气体分子发生 碰撞打出更多的次级电
子，引起了“雪崩放 电”，在阳极上便得到
一个负的电压脉冲
为了使一个辐射粒子 引起放电后只计一次 数，在计数管内加入 少量猝灭的气体，用 来猝灭正离子鞘和电 离产生的离子增殖。
电流I与计数率的关系
图（1）
图（2）
p(n) mn em n!
当m较大时，可用高斯分布替代泊松分布
p(x)
1
e
(
x ) 2 2
2
2
低计数率
• 定性观察：频率直方图 • 准确测量：X2检验法
X2检验法
• 比较被测对象应有的一种理论分布和实测数据分 布之间的差异，然后根据概率意义上的反证法即 小概率事件在一次实验中不会发生的基本原理来 判别这种差异是否显著，从而接受或拒绝理论分 布
放大பைடு நூலகம்
PC
GM计数器
实验原理
G-M计数器由G-M计数管、高压电源 、和定标器构成。
G-M计数管：在射线作用下可以产生电脉冲 高压电源：提供G-M计数管的工作电压 定标器：用来记录计数管所输出的脉冲数
当射线进入计数管后， 与管内的惰性气体分 子碰撞而引起气体电
离
通过这个过程，每一 个输出的电子脉冲对 应于一个外来的辐射 粒子，因而通过测量 脉冲数目即可测量放
高计数率
The End Thank You
分辨时间
计数管放电后的恢复时间及死时间 可用示波器观察测量，将计数管阳 极经过耐高压的电容接到示波器的Y 输入端，每次扫描可在荧光屏上得 到图4中（a）、（b）、（c）、（ d）等图形之一。实际上看到的是图 4（e）的图形，它是多次扫描重叠 的结果。从许多小脉冲的包迹可以 看到脉冲的恢复，由脉冲示波器的 时标或扫描速度可以测量死时间td和 恢复时间tr的大小,若知定标器的灵 敏度，亦可求得计数器的分辨时间 τ。
盖革—弥勒计数器和核衰变的 统计规律
制作者：张书明 09300300030 潘迪飞 09300300034
实验目的
一.掌握G-M计数器的工作原理及使用
二.验证核衰变的统计规律
三.学习放射性测量结果的统计误差和检验测 量数据的分布类型
实验仪器
实验原理
一.G-M计数器的结构与工作原理
接口卡
整形
+HV
重复2次，测得分辨时间τ=0.0003432s, △τ=0.0000843s
时间间隔分布
• 测量随机样本10000个，取不同的间隔次数 n，对间隔时间作频率直方图并与理论值比 较
分辨时间的影响
在0ms到0.7ms的区间内，实测值远小于 理论值。一次脉冲之后，在分辨时间内产 生的下一次脉冲无法被记录
测量时间和重复测量次数对计数 率误差的影响
t=100s 计数平均值892.84 标准差30.97
t=300s 计数平均值901.01 标准差30.64
t=600s 计数平均值896.86 标准差28.11
以100s时间重复计数6次，总共600个计数 计数平均值893.65 标准差28.57
实验原理
二. G-M计数器的性能 1. 坪特性——阈电压、坪长度和坪坡度 2. 死时间、恢复时间和分辨时间
1.坪特性——阈电压、坪长度和坪坡度
电压较低时，放电只在计数 管内局部地区发生，产生的负 脉冲较小。电压低于V0时，脉 冲幅度过小不能触发定标器， 计数率为零；在V0到V1区间内 ，随着电压升高，脉冲幅度增 大，计数率也增大；电压超过 V1后，放电进入盖革区，所有 产生电离的粒子都被记录下来 ，再增加电压，也只是增加脉 冲的幅度而不增加脉冲个数， 即为坪区；电压超过V2后，电 压较高，正离子到达阴极打出 几次电子几率增大，进入连续 放电区。