实验2-1盖革-弥勒计数器及核衰变的统计规律
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死时间：正离子鞘运行到能使电场恢复的地方r0所需时间 恢复时间：正离子鞘从r0运行到阴极所需时间 分辨时间：经过时间τ以后出现的脉冲能被定标器记录。
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
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
Байду номын сангаас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
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
温度效应：计数管在一定的温度范围内才能正常工作。
温度太低—猝灭分子凝聚—猝灭作用减弱—坪长缩短， 直至完全失去猝灭能力。
G-M计数器
核衰变统计规律
大量核的衰变的统计规律：
N (t) N0et
T时间内只有n个核衰变的几率为：
nn
P(n)
en
n!
n平均较大时，泊松分布化为高斯分布：
P(n)
1
( nn)2
e 2n
2 n
核衰变统计规律
• 当m比较小时
• 当m比较大时，泊松分布公式化为高斯分布
统计误差
单次测量
• 标准误差为： n n
•
探测效率：进入计数管的射线粒子能被记录的几率。 β粒子：98%以上——由于直接电离 γ粒子：1%左右——通过与物质作用产生光电子而
间接电离
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： 计数管每放电一次就要分解大量猝灭气体分子。 为了延长计数管的工作寿命，工作电压应选择低一点。
玻璃壳
云母片
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
•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。
雪崩放电
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
实验2－1 盖革－弥勒计数器及核衰变的 统计规律
0910200 方啸 2011-09-19
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
若测量值N，则相对误差为：
1 N
• 结果为：
N 1
N
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：
1
K
K
Ni
i 1
N
K
• 相对误差： 1
• 结果为：
KN
N 1
KN
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
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
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
Байду номын сангаас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
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
温度效应：计数管在一定的温度范围内才能正常工作。
温度太低—猝灭分子凝聚—猝灭作用减弱—坪长缩短， 直至完全失去猝灭能力。
G-M计数器
核衰变统计规律
大量核的衰变的统计规律：
N (t) N0et
T时间内只有n个核衰变的几率为：
nn
P(n)
en
n!
n平均较大时，泊松分布化为高斯分布：
P(n)
1
( nn)2
e 2n
2 n
核衰变统计规律
• 当m比较小时
• 当m比较大时，泊松分布公式化为高斯分布
统计误差
单次测量
• 标准误差为： n n
•
探测效率：进入计数管的射线粒子能被记录的几率。 β粒子：98%以上——由于直接电离 γ粒子：1%左右——通过与物质作用产生光电子而
间接电离
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： 计数管每放电一次就要分解大量猝灭气体分子。 为了延长计数管的工作寿命，工作电压应选择低一点。
玻璃壳
云母片
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
•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。
雪崩放电
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
实验2－1 盖革－弥勒计数器及核衰变的 统计规律
0910200 方啸 2011-09-19
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
若测量值N，则相对误差为：
1 N
• 结果为：
N 1
N
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：
1
K
K
Ni
i 1
N
K
• 相对误差： 1
• 结果为：
KN
N 1
KN
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