盖革-弥勒计数管_盖革弥勒实验_盖革计数管

来，随着闪烁探测器及半导体探测器的发展，其重要性有所下降，但由于它的设备简单，使

用方便，在有关的放射性测量中仍在广泛使用。

一、 实验目的掌握G-M计数器的工作基础，测定其有关特性，学会使用；以G-M计数器未测试设备，验

证核衰变的统计规律；学会使用放射性测量结果的误差表示法，学会多次测量结果的误差计

算及测试时间的选择。

二、 实验原理

1、G-M计数器原理：

G-M计数器是利用射线使计数管内的工作气体电离，然后收集产生的电荷来记录射线的

探测器。

玻璃管内有圆筒状阴极，在阴极对称轴上装有丝状阳极。先将管内抽成真空，再充入一定量

的惰性气体和少量猝灭气体（卤素或有机物）在G-M计数管两级加上电压 ，设其阳极半

径为a，阴极半径为b，阳极与阴极间的电压为U，则沿着管径向位置为r处的电场强度

为，可见随着r减小，电场强度增大，且阳极附近急剧增大。

2、脉冲原理

（1）当射线进入G-M管中使得管中气体电离后，正离子和负离子在管内电场的作用下分别向阴极和阳极移动。在阳极附近强大的电场作用下，电子获得强大的动能以至于将阳极附

近的气体电离。经过多次碰撞，殃及附近的电子急剧增多，形成了“雪崩电子”；在这些碰

撞中会产生大量的紫外线光子，这些光子能进一步的产生第二波的“雪崩”效应，增加电子。这个电子不断增加的过程称为气体放大。

（2）雪崩过程发生在殃及附近，加上电子的质量远远小于阳离子的质量，速度比阳离子快，

因此电子很快被阳极吸收，在管内留下一个被大量阳离子构成的阳离子鞘包围着的阳极。盖革-弥勒计数管正

离子鞘将随着电离的发生逐渐增厚，由于正离子鞘的作用，阳极附近的电场将随之减小，以

致新电子无法增殖，即电场强度不足以引发雪崩效应，雪崩效应停止，正离子鞘停止生成，

放电便终止了，伺候，正离子鞘在电场的作用下慢慢移向阴极，最后到达阴极被中和，阳极

附近的电场也随之恢复，使得与G-M串联的电阻记录下一个电压脉冲。

（3）当阳离子到达阴极时会再次打出光电子，如果这些电子再次形成离子放电的话，一个

入射粒子就产生多个信号了，为了避免再次形成雪崩效应，时的一个入射粒子只产生一个信

号，在管内加入少量的猝灭气体来吸收这部分电子，计数管按其所充猝灭气体的性质，可以

分为充有机气体（如酒精蒸汽、乙醚蒸气等）的有机管和充卤素（如溴蒸汽）的卤素管两种。

3、坪特性

（1）坪曲线盖革计数器的计数率与电压有关，开始输出小，管内的电场强度不足以激发电

子雪崩，当电压超过某一值时，定标器开始计数，此时电压称为阈值电压 。盖革-弥勒计数管

（2）随着脉冲幅度升高，计数率迅速增加，升到 时，只要产生一个离子对，就能引起全管雪崩放电，进一步升高，只能提高幅度，不能增加个数，直到 ，称为坪区。 - 这段直线为坪长度。

（3）坪坡度

计数管通常工作在坪区的左 ~ 处。

（4）电源电压越大，负脉冲幅度越大；串联电阻越大脉冲宽度越宽，幅度也较大。

三、实验内容

注意：使用时应先开低电压开关后开高电压，因为高压由低压来，先关高电压开关再关低电压开关，电压旋钮到零才可以开关。最小刻度为一格3V。

1、测坪曲线：

以6V为间隔，30s测一次数，测12组，画出坪曲线，求坪长和坪斜，选择第6个数据为工作点电压.

2、验证核衰变所遵从的统计规律：

1）铅室内不放放射源，调高压为选定的工作电压值，测30s的本底计数30次，用直接检验法测验测量结果的可靠性。

2）在工作点电压下，前室内放上放射源，调整测量时间，10s内计数，重复200个计数

3）求平均值及标准差 。并作出频率分布直方图。

3、合理安排测量时间

1）根据公式粗略估计本底计数率 和源加本底的计数率 ，测量时间为30s。

2）如果要求测量精度为1%，求出做一次测量源加本底所需时间；之后用所选时间进行实测，求出结果经度，已验证相应公式的正确性。

四、数据处理

1、测平曲线

坪长L：

坪斜K：

起始电压 ：

工作电压 ：

2、验证核衰变所遵从的统计规律

本底测量的平均值 ：58.33333，标准差 ：8.014354937，在区间内频率为73.33% 源加本底测量的平均值 ：370.105，标准差 ： 17.886689，在区间内频率为

66.5%

由图像可以看出本底计数不符合高斯分布，而源加本底较符合高斯分布。

由本底的数据分布结合源加本底的数据分布易得，核衰变的统计规律符合高斯分布，即核衰变符合的统计规律得到印证。

3、合理安排测量时间

由实验数据可得：本底计数率及源加本底计数率，Nb=1.90，Nc=370 在1%的精度条件下，求得本底及源加本底测量时间Tb=83.477s, Tc=368.378s. 按照计算时间，取本底及源加本底分别取（90s计数 ,400s计数 ） 得出精度,即实验时间选取妥当，实验规律公式正确。

五、实验结果分析与讨论：

1、近代物理实验中，核物理实验是较为基础但却最重要的实验，核物理实验能够帮助掌握近代物理实验的基本方法和基本规律。

2、试验中数据与曲线并不完全符合，综合原因在以下几点：仪器误差，人员操作误差， 数据涨落造成的随机误差。

3、试验中使用的放射源强度小，对人体无危害，通过实验我们学习了基本的防护技能，就是离放射源尽量远一些加深了对核安全的理解，并且克服了对于核无知而带来的恐惧。