实验2-1盖革-弥勒计数器及核衰变的统计规律.ppt

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 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 G-M计数管 G-M计数管 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 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 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 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计数器 核衰变统计规律 核衰变统计规律 统计误差 单次测量 标准误差为： 若测量值N，则相对误差为： 结果为： 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： 相对误差： 结果为： 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 玻璃壳 雪崩放电 雪崩放电 ?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 一般选有机物或卤素 阈电压 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。 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 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。 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。 大量核的衰变的统计规律： T时间内只有n个核衰变的几率为： n平均较大时，泊松分布化为高斯分布： 当m比较大时，泊松分布公式化为高斯分布 当m比较小时