1、蓋革-彌勒計(jì)數(shù)器及核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律蓋革-彌勒計(jì)數(shù)器是氣體探測器的一種，用來測定射線強(qiáng)度，既單位時(shí)間的粒子個(gè)數(shù)。近年來，隨著閃爍探測器及半導(dǎo)體探測器的發(fā)展，其重要性有所下降，但由于它的設(shè)備簡單，使用方便，在有關(guān)的放射性測量中仍在廣泛使用。一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握G-M計(jì)數(shù)器的工作基礎(chǔ)，測定其有關(guān)特性，學(xué)會(huì)使用；以G-M計(jì)數(shù)器未測試設(shè)備，驗(yàn)證核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律；學(xué)會(huì)使用放射性測量結(jié)果的誤差表示法，學(xué)會(huì)多次測量結(jié)果的誤差計(jì)算及測試時(shí)間的選擇。二、 實(shí)驗(yàn)原理1、G-M計(jì)數(shù)器原理： G-M計(jì)數(shù)器是利用射線使計(jì)數(shù)管內(nèi)的工作氣體電離，然后收集產(chǎn)生的電荷來記錄射線的探測器。玻璃管內(nèi)有圓筒狀陰極，在陰極對稱軸上裝有絲

2、狀陽極。先將管內(nèi)抽成真空，再充入一定量的惰性氣體和少量猝滅氣體（鹵素或有機(jī)物）在G-M計(jì)數(shù)管兩級(jí)加上電壓 ，設(shè)其陽極半徑為a，陰極半徑為b，陽極與陰極間的電壓為U，則沿著管徑向位置為r處的電場強(qiáng)度為 ，可見隨著r減小，電場強(qiáng)度增大，且陽極附近急劇增大。2、脈沖原理 （1）當(dāng)射線進(jìn)入G-M管中使得管中氣體電離后，正離子和負(fù)離子在管內(nèi)電場的作用下分 別向陰極和陽極移動(dòng)。在陽極附近強(qiáng)大的電場作用下，電子獲得強(qiáng)大的動(dòng)能以至于將陽極附 近的氣體電離。經(jīng)過多次碰撞，殃及附近的電子急劇增多，形成了“雪崩電子”；在這些碰撞中會(huì)產(chǎn)生大量的紫外線光子，這些光子能進(jìn)一步的產(chǎn)生第二波的“雪崩”效應(yīng)，增加電子。這個(gè)電子

3、不斷增加的過程稱為氣體放大。 （2）雪崩過程發(fā)生在殃及附近，加上電子的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于陽離子的質(zhì)量，速度比陽離子快，因此電子很快被陽極吸收，在管內(nèi)留下一個(gè)被大量陽離子構(gòu)成的陽離子鞘包圍著的陽極。正離子鞘將隨著電離的發(fā)生逐漸增厚，由于正離子鞘的作用，陽極附近的電場將隨之減小，以致新電子無法增殖，即電場強(qiáng)度不足以引發(fā)雪崩效應(yīng)，雪崩效應(yīng)停止，正離子鞘停止生成，放電便終止了，伺候，正離子鞘在電場的作用下慢慢移向陰極，最后到達(dá)陰極被中和，陽極附近的電場也隨之恢復(fù)，使得與G-M串聯(lián)的電阻記錄下一個(gè)電壓脈沖。 （3）當(dāng)陽離子到達(dá)陰極時(shí)會(huì)再次打出光電子，如果這些電子再次形成離子放電的話，一個(gè)入射粒子就產(chǎn)生多個(gè)信號(hào)

4、了，為了避免再次形成雪崩效應(yīng)，時(shí)的一個(gè)入射粒子只產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，在管內(nèi)加入少量的猝滅氣體來吸收這部分電子，計(jì)數(shù)管按其所充猝滅氣體的性質(zhì)，可以分為充有機(jī)氣體（如酒精蒸汽、乙醚蒸氣等）的有機(jī)管和充鹵素（如溴蒸汽）的鹵素管兩種。3、坪特性（1）坪曲線蓋革計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率與電壓有關(guān)，開始輸出小，管內(nèi)的電場強(qiáng)度不足以激發(fā)電子雪崩，當(dāng)電壓超過某一值時(shí)，定標(biāo)器開始計(jì)數(shù)，此時(shí)電壓稱為閾值電壓 。 （2）隨著脈沖幅度升高，計(jì)數(shù)率迅速增加，升到 時(shí)，只要產(chǎn)生一個(gè)離子對，就能引起全管雪崩放電，進(jìn)一步升高，只能提高幅度，不能增加個(gè)數(shù)，直到 ，稱為坪區(qū)。 - 這段直線為坪長度。 （3）坪坡度計(jì)數(shù)管通常工作在坪區(qū)的左 處。

5、（4）電源電壓越大，負(fù)脈沖幅度越大；串聯(lián)電阻越大脈沖寬度越寬，幅度也較大。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容注意：使用時(shí)應(yīng)先開低電壓開關(guān)后開高電壓，因?yàn)楦邏河傻蛪簛?，先關(guān)高電壓開關(guān)再關(guān)低電壓開關(guān)，電壓旋鈕到零才可以開關(guān)。最小刻度為一格3V。1、測坪曲線： 以6V為間隔，30s測一次數(shù)，測12組，畫出坪曲線，求坪長和坪斜，選擇第6個(gè)數(shù)據(jù)為工作點(diǎn)電壓.2、驗(yàn)證核衰變所遵從的統(tǒng)計(jì)規(guī)律： 1）鉛室內(nèi)不放放射源，調(diào)高壓為選定的工作電壓值，測30s的本底計(jì)數(shù)30次，用直接檢驗(yàn)法測驗(yàn)測量結(jié)果的可靠性。 2）在工作點(diǎn)電壓下，前室內(nèi)放上放射源，調(diào)整測量時(shí)間，10s內(nèi)計(jì)數(shù)，重復(fù)200個(gè)計(jì)數(shù) 3）求平均值及標(biāo)準(zhǔn)差 。并作出頻率分布直方圖

6、。3、合理安排測量時(shí)間 1）根據(jù)公式粗略估計(jì)本底計(jì)數(shù)率 和源加本底的計(jì)數(shù)率 ，測量時(shí)間為30s。 2）如果要求測量精度為1%，求出做一次測量源加本底所需時(shí)間；之后用所選時(shí)間進(jìn)行實(shí)測，求出結(jié)果經(jīng)度，已驗(yàn)證相應(yīng)公式的正確性。四、數(shù)據(jù)處理1、測平曲線坪長L：坪斜K：起始電壓 ：工作電壓 ：2、驗(yàn)證核衰變所遵從的統(tǒng)計(jì)規(guī)律本底測量的平均值 ：58.33333，標(biāo)準(zhǔn)差 ：8.014354937，在區(qū)間內(nèi)頻率為73.33%源加本底測量的平均值 ：370.105，標(biāo)準(zhǔn)差 ： 17.886689，在區(qū)間內(nèi)頻率為66.5%由圖像可以看出本底計(jì)數(shù)不符合高斯分布，而源加本底較符合高斯分布。由本底的數(shù)據(jù)分布結(jié)合源加本底的數(shù)據(jù)分布易得，核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律符合高斯分布，即核衰變符合的統(tǒng)計(jì)規(guī)律得到印證。3、合理安排測量時(shí)間由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得：本底計(jì)數(shù)率及源加本底計(jì)數(shù)率，Nb=1.90，Nc=370 在1%的精度條件下，求得本底及源加本底測量時(shí)間Tb=83.477s, Tc=368.378s. 按照計(jì)算時(shí)間，取本底及源加本底分別?。?0s計(jì)數(shù) ,400s計(jì)數(shù) ） 得出精度 ,即實(shí)驗(yàn)時(shí)間選取妥當(dāng)，實(shí)驗(yàn)規(guī)律公式正確。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論： 1、近代物理實(shí)驗(yàn)中，核物理實(shí)驗(yàn)是較為基礎(chǔ)但卻最重要的實(shí)驗(yàn)，核物理實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驇椭莆战锢韺?shí)驗(yàn)的基本方法和基本規(guī)律。 2、試驗(yàn)中數(shù)據(jù)與曲線并不完全符合，綜合原因在以下幾點(diǎn)：儀器誤差，人