双源法测GM计数器的分辨时间.docVIP

北航物理实验研究性报告 双源法测计数装置的分辨时间 实验成员： *** 目录 一、 实验原理 2 1.1 GM计数管 2 1.2 GM计数管的输出波形 2 1.3坪曲线 3 1.4 双源法 3 1.5 4 二、 实验仪器 4 二、 实验过程 4 3.1 坪曲线的测量： 4 3.2 双源法测GM计数管的分辨时间： 4 三、 实验结果 5 4.1 坪曲线的测量 5 4.2 分辨时间的测量 6 4.3 不确定度计算 6 4.4最后的测量结果 7 五、 注意事项与误差分析 7 六、 参考文献 7  一、 实验原理 1.1 GM计数管 G-M计数器是一种气体探测器。当带电粒子射入灵敏体积时，引起气体分子电离，进而触发“自持放电”。因此，G-M计数管的输出电流、电压信号与入射粒子的类型和能量无关，仅由技术管本身工作状态及输出回路参量决定。G-M技术管输出脉冲幅度与工作电压的大小和计数管的灵敏体积有关系。 1.2 GM计数管的输出波形 （1）.失效时间（死时间tD）： 计数管在一次放电后，正离子鞘空间电荷使阳极附近气体放大区域内的电场减弱 ，即使有带电粒子射入，也不会引起放电，一直到正离子鞘漂移一段距离后，阳极表面电场恢复到阈值以上，这时有带电粒子入射才回引起放电而输出信号。一般为100微秒左右。 （2）.恢复时间（tR）： 正离子鞘继续向阴极运动，经过tR后到达阴极，这时计数管完全恢复到放电前的状态，此后入射离子产生的脉冲幅度与最初一样。 （3）.分辨时间（τ）： 记录脉冲时，电子线路总有一定的甄别阈V，只有在经过ttD后，待入射离子的脉冲恢复到高于甄别阈后才能有计数。 τ 称为技术装置的分辨时间，由计数管和记录装置共同决定，一般为几百微秒左右。 1.3坪曲线 坪曲线是衡量GM计数管性能的重要标志。在使用计数管之前必须测量它。坪曲线是指入射粒子强度不变时，计数管的计数率随工作电压变化的关系曲线。主要参量有： （1）起始电压Vo：计数装置开始计数的工作电压值。 （2）坪长：大小为V2-V1（单位V），G-M计数器的工作区域，工作电压一般选在坪区中央或三分之二附近。 （3）坪斜：在坪区内工作电压每增加100V的计数率增长的百分率。坪斜 =nB-nA12nB+nAVB-VA。 1.4 双源法 设单位时间内计数装置实际测得的平均粒子数为m，n为单位时间内真正进入计数管的平均粒子数。τ为计数装置的分辨时间，则在分辨时间τ不变和mτ?1时，单位时间漏记的粒子数为n-m=nmτ，这样n=m1-mτ。 在完全相同的实验条件下，测量放射源1、2单独的计数率m1、m2以及1、2同时存在时的计数率m12，（假定它们包含相同的本底计数率mb）。所以， 源1的真实计数率为：n1=m11-m1τ-mb1-mbτ； 源2的真实计数率为：n2=m21-m2τ-mb1-mbτ； 源1 和源2同时存在的真实计数率：n12=m121-m12τ-mb1-mbτ。 由于实验条件相同，源1和源2在单位时间内入射计数管的粒子数等于源1、源2 在单位时间内分别入射到计数管的粒子数之和， 即 n12= n1 +n2 亦即 m121-m12τ+mb1-mbτ=m21-m2τ+m11-m1τ 解得 τ=τ11+τ12m12-mb， 其中 τ1=m1+m2-m12-mb2m1-mbm2-mb 实验时，一般取τ=τ1。 1.5 二、 实验仪器 FH463B型智能定标器、J142型圆柱形计数管、2个137Cs源。 二、 实验过程 3.1 坪曲线的测量： 选择合适的阈值，测量GM计数管的坪曲线，鉴定GM计数管的质量，并确定其工作电压V。 3.2 双源法测GM计数管的分辨时间： （1）在工作电压V下测量本底时GM计数管的计数率mb，每次累计20秒，共测4次。 （2）将源1放在合适的位置，使此时GM计数管的计数率为200次/秒左右，记录此时源1的位置，测量此时GM计数管的计数率m1，每次累计20秒，共测10次。 （3）将源1放到不影响GM计数管计数率的地方，将源2放在合适的位置（不要与源1的位置有重合），使此时GM计数管的计数率为200次/秒左右，测量此时GM计数管的计数率m2，每次累计20秒，共测10次。 （4）将源1取回放在原来标记的位置，测量此时双源时GM计数管的计数率m12，测量此时GM计数管的计数率m1，每次累计20秒，共测10次。 三、 实验结果 4.1 坪曲线的测量 由坪曲线，