G-M计数管特性的研究 .doc

G-M计数管特性的研究实验原理 5-1G-M计数管的结构和工作原理 G-M计数管的结构如图4.3.1-1所示2G-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。计数管的工作电压就应选择在此范围的重点附近。一般有机管的坪长约150V200V，其实电压约在800V1100V。而卤素管坪长仅约100V，起始电压约在280V350V范围。不过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 （1）（2）计数管的死时间和实效时间参考图中表示，如定标器的触发阀选为V1，则对应计数管的失效时间为t1，若触发阈选择为V2，失效时间应为t2。若单位时间内进入计数管的平均计数率为n0，而实际计数管测量的计数率为n，那么可知漏计数为 （2）由此可求出真正平均计数率n0为 （3）3G-M计数管的使用方法G-M计数管用作射线探测仪器，要配合高压电源、定标器和输出电路使用。高压电源提供计数管阳极和阴极间的工作电压；定标器用来记录计数管输出的脉冲信号数目；输出电路由负载电阻和输出电容构成，计数管输出的放电信号在负载电阻上形成压降而构成脉冲信号，通过电容输出被定标器记录。计数管的输出电路比较简单，图4.3.1-4给出典型的输出电路。需要注意的是使用计数管一定要正确辨认阳极和阴极，阳极接高电压，阴极接低电压，不能接错。实验中使用的计数管多为玻璃外壳圆柱形计数管，有时也使用钟罩形计数管，其窗口材料为薄云母片或聚酯薄膜。实验内容1. 测量G-M计数管的坪曲线，先找到起始电压。以后每隔10V测一点计数，要求计数误差<3%。发现计数突然增长即停止测量并迅速降低电压，注意所加电压不得超过580V。根据所测得的数据确定该计数管的工作电压，并在此电压下作以上实验。2. 研究放射性计数管服从统计分布规律。泊松分布：要求测量1秒间隔内的计数值，重复400次以上。数据处理1. 时间间隔为30秒时测量坪曲线。首先在时间间隔很大时测量起始电压在时间间隔为时，测量坪曲线。得到下表数据：（）325326327328331334337347357367：71611589684697685674737698729 83636621688714655680716707714 92587659718702675666716708720 82611623697704672673723704721（）377387397407417427437447457467：768691774718765730703769823817679707748723698760762746778847685711739765744769810785770830711703754735736753758767790831由上表可以看出：大致有，精确值由下图得出根据上表绘出以下图线： 由图可以看出：则坪长750.89-611=139.89坪斜为所以此计数管符合实验要求。3.研究放射性计数管服从统计泊松分布规律。将电压调节至和的中点376V处，测量计数如下：计数0123456789总数个数27799579672813 9 1 2400由泊松分布的概率分布函数 可得统计计数的频率（上栏）和实验结果的相对频度（下栏）分别为 计数0123456789P0.0450.1390.2160.2240.1740.1080.0560.0250.0100.003计数0123456789P0.0680.1940.2330.1940.1640.0690.0320.0220.0030.005由上表绘制统计计数的泊松分布概率图误差分析1.坪曲线的测量误差：（1） 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. 统计规律的测量误差：由统计规律图可以看出实验结果的相对频度近似为泊松分布，但是两者并未符合得很好，实验结果两端的数据明显高于泊松分布的概率值，而中间部分则相对较低，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：（）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。（）在泊松分布中n=0、1、2、3.，n>9时P的分布并未在图上表示出，而实验结果也毕竟只是有限次的测量，两者之间存在差距是理所当然的。（）实验中取不同的电压值也会有一定的影响。