VR核物理报告(nh 5.5.15.5.2)_东北大学_大学物理实验.doc

大学物理实验报告 实验名称： VR核物理 学院： 专业： 班级： 学号： 姓名： 电话： 实验日期： 年 月 日 第 周 星期 第 节 实验室房间号： 实验组号： 成绩 指导教师 批阅日期 年 月 日 1. 实验目的： 1.了解G-M(计数)管的结构、工作原理和性能,掌握G-M计数器的使用方法. 2.验证核衰变的统计规律，对放射性元素衰变进行统计解释. 3.学习闪烁γ谱仪的工作原理和实验方法; 4.研究紫铜片对γ射线的吸收规律. 2. 实验器材： 名称 编号 型号 精度 G-M计数管 计数管探头 自动定标器 铝吸收片 放射源 虚拟仿真实验设备 3. 实验原理（请用自己的语音简明扼要地叙述，注意原理图需要画出，测试公司需要写明） 1. C-M管的结构和工作原理 G-M管的结构类型很多，最常见的有圆柱型和钟罩型两种，它们都是由同轴圆柱型电极构成.测量时，根据射线的性质和测量环境来确定选择哪种类型的管.对于a和β等穿透力弱的射线,用薄窗的管来探测;对于穿透力较强的Y射线,-般可用圆柱型计数管. 当G-M管工作时,阳极上的直流高压由高压电源供给，于是在计数管内形成一个柱状对称电场带电粒子进入计数管，与管内气体分子发生碰撞，使气体分子电离，即初电离工体分于电离。但它在国极上打出的光电子可使气体分子发生电离)，粒子不能直接使气体建下向阳极运动，同时获得能量当能量增加到一定值时，又可电离产生的电子在电场的席于对，这些新离子对中的电子又在电场中被加速再次发生电离使气体分子电离产生新的离于产生更多的离子对山于阳极附近很，小区城内电场最强故此区间内发生电离碰撞碰撞，而” 从而信增出大量的电子和正离子.这个现象称为“雪崩”雪崩产生的大量电子很恒率最大快被阳极收集，而正离离子山于质量大运动速度慢.便在阳极周围形成-层“正离子鞘”,阳校附近的电场随着正离子精的形成而逐渐成羽,使雪崩放电停止此后.正离子鞘在电场作用下慢慢移向阴极由于途中电场越来越弱，只能与低电离电位的猝灭气体交换电荷，之后被中和,使正离子在阴极上打不出电子,从而避免了再次雪崩在雪崩过程中，由于受激原子的退激和正负离子的复合而发射的紫外线光子也被多原子的猝灭气体所吸收.这样，一个粒子人射就只能引起一次雪崩. 计数管可看成是一一个电容，雪崩放电前加有高压，因而在两极上有一-定 量的电荷存在，放电后,电子中和了阳极上部分电 荷，使阳极电位降低.随着正离子向阴极运动,高压电源便通过电阻R向计数管充电，使阳极电位恢复，在阳极上就得到-个负的电压脉冲.因此，一次雪崩放电就得到一个脉冲，即一 一个人射粒子人射只形成一个脉冲,脉冲幅度的大小由高压电源电压和电阻R决定，与人射粒子的能量和电荷量无关. 2. G-M管的特性 (1)坪曲线 在强度不变的放射源照射下,C-M管的计数率n随外加电压变化的曲线如图5. s.1所示由于该曲线存在一-段随外加电压变化而变化较 小的区间，即坪区,因此把它叫做坪曲线坪曲线的主要参数有起始电压、坪长和坪斜。起始电压即计数管开始放电时的外加电压图中用V。表示.坪长即坪区的长度,图中坪斜即坪区的坡度,通常用坪区内电压每增加100 V时计数率增长的百分比表示,即式中,T表示坪斜，单位为%(100 V),分别为对应于V和V2的计数率. 坪曲线是衡量C-M管性能的重要打指标,在使用前必须进行测量,以要别计数管的质设并确定工作电压一般来说，工作电压选在离坪区起始点1/3至1/2坪长处，曲线的形状可作如下解释:少外加电压低于OV时，加速电场大弱不足以引起雪崩放8不能形成脉冲.因此计数管没有计数:电压高于0V，,加速电场可使入射的部分粒子产牛崩，此时虽有计数但计数率较小:随着电压升高,计数率迅速增大:电压超过1V后,计教事随电压交化很小，这是因为此时无论人射粒子在管内何处发生初电离，加速电场均可使其产生雪崩放电.外加电压的升升高只是使脉冲幅度增大而不影响脉冲的个数，所以计数本几乎不变,但因猝灭不完全和负离子的形成造成的乱真放电会随电压的升高而增多,因新产生坪斜。当电压继续升高使猝灭气体失去猝灭作用时，一个粒子人射可引起多次雪崩，使计数率急剧增加，即进入连续放电区,这时管内的猝灭气体会被大量耗损,使管子寿命缩短使用时应尽量避免出现此种情况，当发现计数率明显增大时,应立即降低高压， (2)死时间、恢复时间和分辨时间 如前所述，人射粒子进入C-M管引起雪崩放电后在阳极周围形成的正离子稍削弱了阳极附近的电场.这时再有粒子进人也不能引起放电.即没有脉冲输出.直到正离子鞘移出强场区.场强恢复到刚刚可以重新引起放电的这段时间称为死时间t。,从这之后到正离子到达阴极的时间称为恢复时间。在恢复时间内,粒子进入计数管所产生的脉冲幅度低于正常值.实际上更有意义