近代物理实验-盖革米勒计数管的特性测量

近代物理实验——盖革-米勒计数管的特性测量

一、实验简介

盖革-米勒计数器是根据射线能使气体电离的性能制成的，是最常用的一种金属丝计数器。两端用绝缘物质封闭的金属管内贮有低压气体，沿管的轴线装了金属丝，在金属丝和管壁之间用电池组产生一定的电压（比管内气体的击穿电压稍低），管内没有射线穿过时，气体不放电。当某种射线的一个高速粒子进入管内时，能够使管内气体原子电离，释放出几个自由电子，并在电压的作用下飞向金属丝。这些电子沿途又电离气体的其它原子，释放出更多的电子。越来越多的电子再接连电离越来越多的气体原子，终于使管内气体成为导电体，在丝极与管壁之间产生迅速的气体放电现象。从而有一个脉冲电流输入放大器，并有接于放大器输出端的计数器接受。计数器自动地记录下每个粒子飞入管内时的放电，由此可检测出粒子的数目。

1937年盖革和物理学家席勒（Leo Szilard，1898-1964）用九个盖革-米勒计数器排成一个环形，测定了宇宙射线的角分布。

盖革-米勒计数器是核物理学和粒子物理学中不可缺少的探测器，至今仍然是实验室中敏锐的“眼睛”。

二、实验目的

1.了解盖革米勒计数管的原理，结构及参数测量方法。

2.熟悉放射性测量误差的表示方法。

3.应用微机系统处理数据。

三、实验原理

在GM计数管两极加几百伏电压，两极间形成柱对称电场。当射线进入管内引起气体电离。产生大量电子-正离子对。在电场作用下，向两极运动。电子在向阳极运动过程中，与气体碰撞，产生新的电子-离子对，使阳极附近产生爆炸性增殖，同时，受激分子退激发或粒子复合产生光子。光子在阴极打出光电子。光电子在电场作用下产生新的雪崩。由于电子漂移速度快，电子被阳极收集，而正离子滞留在阳极附近，形成正离子鞘导致雪崩停止。正离子鞘向阴极运动。

当电压较小时，场强不足以引起雪崩，不能触发定标器。定标器开始计数对应起始电压，

随电压升高，计数率退速增大。从A B V V - 引起全管放电。B A V V - 为坪长。要避免连续放电。

缺点：不能区分粒子种类、能量；需要加入猝息气体（乙醇、卤素）

四、 实验仪器

1. 盖革-米勒计数管

2. 微机及软件

3. 定标器FH463B

4.

探头FJ365

图2 盖革-米勒计数管结构

五、 实验内容

1. 熟悉软件及定标器的使用方法

2. 将放射源放在计数管旁，打开计数开始开关及高压电源，确定起始电压，每

隔30V 测一次数，每次测10S 1%≈ 确定坪长。将电压降到

起始电压以下，计算坪长，坪斜 3. 关闭电源，结束实验。

六、 实验数据与数据处理

坪长：550420130B A V V V -=-=

坪斜：100%()

2

B A

B A

B A n n T n n V V -=

⨯+-

七、误差分析

1.机器超过使用年限，老化带来的误差；

2.手动操作取定标器带来的误差；

八、思考题

1.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？

2.放射性测量中的统计误差有什么决定？有哪些途径可以减少统计误差？