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实验十五 G-M计数管特性的研究测量核辐射的仪器称为核辐射探测器，G-M计数管是盖革-米勒计数管的简称，它是结构简单而又经济实用的核辐射探测器。
核辐射探测器有多种类型，如按功能分有用作测量粒子数目的计数器型，能分辨粒子能量的能谱仪型，能显示粒子运动路径的径迹型等。
若按工作物质分，有气体，液体和固体等探测器。
本实验中测量用的G-M计数管属于气体计数器型的核辐射探测器，其工作物质是气体，其功能是记录射线粒子的数目，但不能区别粒子能量。
G-M计数管有易于加工，输出信号幅度大，配套仪器简单等优点，在放射性测量方面有广泛的应用，在核物理实验教学中更是不可缺少的探测器。
【实验目的】1. 掌握G-M计数管的结构，工作原理和使用方法。
2. 研究G-M计数管的主要特性。
3. 学习有关使用放射源的安全操作规则。
【实验原理】1．G-M计数管的结构和工作原理G-M计数管如图1所示，通常为一密封并抽真空的玻璃管，中央是一根细金属丝作为阳极，玻璃管内壁涂以导电材料薄膜或另装一金属圆筒作为阴极构成真空二极管。
同时充有一定量的惰性气体和少量猝灭气体，一般二者充气分压比例是9:1。
G-M计数管有很多类型，按结构形状区分有圆柱形和钟罩形等；按探测对象分类有β、γ或兼测βγ型计数管；按所充猝灭气体种类不同分，有卤素管，其猝灭气体为Br2，Cl2等，如果用乙醇或乙醚等碳氢化合物作为猝灭气体，称为有机计数管。
图1 G-M计数管当计数管的阳极和阴极之间加有适当的工作电压时，管内形成柱形对称电场。
如有带电粒子进入管内，由于粒子与管内惰性气体原子的电子之间的库仑作用，可使气体电离(或激发)，形成正、负离子对(负离子即为电子)，这种电离称为初级电离。
在电场作用下，正，负离子分别向各自相反的电级运动，但正离子向阴极运动的速度比电子向阳极运动的速度慢得多。
在电子向阳极运动过程中不断被电场加速，又会和原子碰撞而再次引起气体电离，称为次级电离。
由于不断的电离过程使电子数目急剧增加，形成自激雪崩放电现象。
G-M计数器及核衰变与放射性计数的统计规律实验报告班级：姓名：学号：第一部分 G-M计数器一.实验目的1、了解G-M管的工作原理，掌握其基本性能及其测试方法。
2、学会正确使用G-M管计数装置的方法。
3、了解探测器输出信号与输出回路参数的关系，学会正确选择G-M管计数系统输出回路参量。
二.实验内容1、在一定的甄别阈下，测量卤素G-M管的坪曲线，确定这些坪曲线的各个参量并选择工作电压。
2、用示波器观察法和双源法测定卤素G-M管计数装置的分辨时间。
3、观察并记录G-M计数管的输出电流、电压脉冲与工作电压及输出回路参数的关系。
三.实验原理1、G-M管是一种气体探测器。
当带电粒子射入其灵敏体积时，引起气体原子电离。
电离产生的电子在阳极丝附近的强电场中又引起一系列碰撞电离，即触发“自持放电”。
这一过程产生的电子和正离子向两极漂移时，在外回路产生脉冲信号。
2、从G-M管的工作机制可以看出，入射带电粒子仅仅起一个触发放电的作用，G-M管的输出电流、电压信号的幅度与形状和入射粒子种类与能量无关，只和计数管的几何参量、工作电压以及输出回路参量有关。
在G-M管的使用中，坪特性是其最重要的性能之一。
坪特性是判断管子好坏的主要依据，也是选择管子工作电压的依据。
坪特性曲线就是在一定的实验条件下当入射粒子的注量率不变时，计数管的计数率随工作电压变化的曲线，见图1－1。
图1-1 G-M计数管的坪曲线表征坪特性的参量主要有：起始电压(Vs)：即计数管开始计数时的电压。
坪长： B A=V -V 坪长（单位：百伏）（1-1）这是管子的工作区域，工作电压一般可选在坪区的21~31的范围内。
坪斜：()100% ()2B A B AB A n n n n V V -=⨯+-坪斜（单位：％/百伏）（1-2）坪斜主要是由假计数引起的，当然它的值越小越好。
当工作电压高于B V 时，曲线急剧上升，表明管子内发生了持续放电，这会大大缩短管子的寿命，因此在使用中必须注意避免这种情况。
云南大学物理实验教学中心实验报告课程名称：普通物理实验实验项目：实验三盖革-米勒计数管的特性及放射性衰变的统计规律学生姓名：马晓娇学号：20131050137 物理科学技术学院物理系 2013 级天文菁英班专业指导老师：何俊试验时间：2015 年11月 13 日 13 时 00 分至 18 时 00 分实验地点：物理科学技术学院实验类型：教学 (演示□验证□综合□设计□) 学生科研□课外开放□测试□其它□一、实验目的:（1）了解盖革—米勒计数管的工作原理及特点；（2）学会如何测量其特性参数及确定管子的工作电压；（3）掌握测量物质吸收系数的方法，并验证核衰变的统计规律。
二、实验原理（一）G-M管的结构和工作原理G-M管的结构类型很多，最常见的有圆柱形和钟罩形两种，它们都是由同轴圆柱形电极构成。
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子。
对于α和β等穿透力弱的射线，用薄窗的管子来探测；对于穿透力较强的γ射线，一般可用圆柱型计数管。
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(粒子不能直接使气体分子电离，但它在阴极上打出的光电子可使气体分子发生电离）。
初电离产生的电子在电场的加速下向阳极运动，同时获得能量。
当能量增加到一定值时，又可使气体分子电离产生新的离子对，这些新离子对中的电子又在电场中被加速再次发生电离碰撞而产生更多的离子对。
由于阳极附近很小区域内电场最强，故此区间内发生电离碰撞几率最大，从而倍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快被阳极收集，而正离子由于质量大、运动速度慢，便在阳极周围形成一层“正离子鞘”，阳极附近的电场随着正离子鞘的形成而逐渐减弱，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。
G-M 计数器应用►实验原理本底计数率产生的原因是穿透大气层到达地面的宇宙射线（β和γ射线），以及地壳中的少量放射性物质激发G-M 计数管产生的脉冲。
本底计数率的来源见图102。
正常情况下，本底计数率约为30c/min 左右（上海地区数据）。
►实验器材 朗威®DISLab 、G-M 传感器、DISLab 教学放射源（图103）、计算机。
常用教学放射源包括威尔逊云室配套放射源和汽灯纱罩。
威尔逊云室配套的放射源是226Ra ，其表面有一层保护膜，使用可靠、安全。
普通汽灯纱罩是用浸过具有硝酸钍Th(No 3)4（具有微弱放射性）的苎麻或涤纶长丝做成的。
汽灯纱罩灼烧后的灰烬含有99％的二氧化钍ThO 2。
实验时可将汽灯纱罩的灰烬用胶水粘合在火柴梗上，使之成为一个球状放射源。
也可以直接将未经灼烧的纱罩放在纸袋中作为微弱放射源使用。
DISLab 教学放射源采用的是汽灯纱罩原料，并进行了妥善封装。
其安全性已接受上海市辐射环境监督检验所的检测。
►实验装置 如图104。
►实验过程与数据分析（1）将G-M 传感器接入数据采集器，可以观察到即使附近没有放射源，也图104 G-M 计数器应用实验装置图103 DISLab 教学放射源显示很低的计数率，此为本底计数率（图105）；（2）由实验可见，在实验环境固定的情况下，每一分钟的计数率都各不相同。
但经过统计分析发现，本底计数率呈现围绕一个平均值涨落的特征。
可见导致计数率产生的放射性现象存在随机性，这也是放射性衰变的重要特征。
（3）将G-M传感器接入数据采集器，测量一组本底计数率；（4）将威尔逊云室配套的放射源放置在距G-M传感器约10cm处，可以发现计数率比本底数显著增加（图106）。
此时的计数率减去本底数，就是该放射源的计数率；图105本底计数率测量结果（5）改用DISLab教学放射源，可发现计数率大大降低，但仍高于本底计数率（图107）。
由此可见，威尔逊云室放射源的放射性明显高于DISLab教学放射源；（6）在此基础上，教师可鼓励学生针对他们所感兴趣的随身物品进行测量，如手机、手表、计算器等等，此举有助于学生强化放射性普遍存在的概念，了解安全的辐射范围，掌握放射性测量的基本手段。
GM计数器分辨时间的测量【摘要】GM计数器可用于测定核辐射粒子的数目，是一种被广泛采用的核探测仪器。
分辨时间是GM计数器最主要的参数之一。
本实验通过两种方法：1）双源法、2）示波器法对GM计数器的分辨时间作了测量，得到实验所用GM计数器的分辨时间约为0.2ms，并对结果进行了比较与分析。
【关键词】GM计数器分辨时间双源法【引言】GM计数器是核辐射探测器的一种，可用于测量包括α粒子、β粒子、γ射线以及X射线在内的辐射粒子数。
GM计数器在科学研究、核辐射污染探测、液体污染监测等领域有着广泛的应用。
GM计数管的结构设计与安装有较高的灵活性，不同规格的GM计数管可以适合不同使用者的需求。
坪特性与分辨时间是GM计数器的最主要的两个性能指标。
本实验通过双源法和示波器法两种不同的方法对GM计数器的分辨时间进行了测量，并对结果进行了比较与分析。
【理论背景】(一)GM计数器的结构盖革—弥勒计数器简称为GM计数器，也称作气体放电计数器。
由GM计数管、高压电源和定标器组成。
最常见的有钟罩形β计数管和长圆形γ计数管两种，都是由圆筒状的阴极和装在轴上的阳极丝（通常是钨丝）密封于玻璃管内构成，内部抽空充惰性气体（氦、氖）、卤素气体。
(二)GM计数器工作原理GM计数管工作时，高压电源经过电阻R加在阳极上，管内产生柱状电场。
当射线进入计数管之后，引起管内的气体电离，所产生的电子在电场作用下向阳极移动，并进一步与气体分子发生碰撞打出很多次级电子，次级电子在电场作用下产生更多的次级电子，引起“雪崩放电．．．．”。
雪崩过程中，受激原子退激以及正负离子复合发射大量的光子，这些光子主要为猝灭气体所吸收，并使雪崩区沿着丝极向两端扩展导致全管放电。
最后有大量的电子到达阳极。
电子到达阳极之后，由于正离子的质量较大，运动速度慢，因此在阳极周围形成“正离子鞘”，并使得阳极附近的电场减小，新的电子无法增殖，放电终止。
由于阳极上的正离子被电子所中和，因此其电位降低，电源电压通过电阻R 向计数管充电，使电位恢复，阳极上得到一个负的电压脉冲。
G-M计数管在环境γ辐射连续监测中的应用研究摘要：在环境γ辐射连续监测方面，G-M计数管得到了一定程度的应用。
基于这种情况，本文对G-M计数管的工作原理和信号输出特点展开了分析，在此基础上从灵敏度、能量响应和测量范围三个方面对计数管应用问题展开了分析，并且提出了应对措施，为环境辐射连续监测工作的开展提供参考。
关键词：G-M计数管；环境连续监测；γ辐射引言：环境中γ辐射强度过大，将给人体健康带来威胁，所以需要通过实现连续监测保证环境安全。
而目前在环境辐射连续监测方面，G-M计数管凭借结构简单、成本低、信号幅度大等优势得到了应用，但同时也出现了一系列的测量问题。
因此，还应加强G-M计数管在环境γ辐射连续监测中的应用分析，以确保计数管得到科学应用。
1 G-M计数管原理及特点1.1工作原理G-M计数管从结构组成上来看，包含高压模块、信号甄别、信号整形、反符合处理和单片机处理等部分，其中高压模块负责为探测器提供380V工作电压，确保计数管稳定工作。
在对放射源周围剂量进行探测时，通过阴极和阳极可以分别引出信号，然后利用甄别电路进行甄别。
经过反符合处理，信号可以得到整合，并经过整形后传送至单片机，经过处理后可以对放射源现状进行判断。
按照固体吸收辐射能量的原理，探测器内部存在充气微小空腔，初级辐射和次级辐射在其中能够得到分布[1]。
在穿过管腔的过程中，无论能量损失多少都会产生大致相同脉冲输出，能够使射线强度或通量得到反映。
因此采用G-M计数管对γ射线能量进行探测，在一定范围内能够得到式（1），式中n为计数率，ε为探测效率，S指的是管轴横截面积，φ指的是射线粒子注量率，hv指的是γ射线能量，hvφ为射线能注量率，满足式（2），指的是照射率，ψ为射线能注量，（μen）A指的是γ射线空气中的线能量吸收系数。
因此确定γ射线能量和计数管的管型，能够确定（μen）A、S和ε的数值，可以得到照射率与计数率成正比，继而通过测量计数率得到γ射线的照射率。
云南大学物理实验教学中心实验报告课程名称：普通物理实验实验项目：实验三盖革-米勒计数管的特性及放射性衰变的统计规律学生姓名：马晓娇学号：20131050137 物理科学技术学院物理系 2013 级天文菁英班专业指导老师：何俊试验时间：2015 年11月 13 日 13 时 00 分至 18 时 00 分实验地点：物理科学技术学院实验类型：教学 (演示□验证□综合□设计□) 学生科研□课外开放□测试□其它□一、实验目的:（1）了解盖革—米勒计数管的工作原理及特点；（2）学会如何测量其特性参数及确定管子的工作电压；（3）掌握测量物质吸收系数的方法，并验证核衰变的统计规律。
二、实验原理（一）G-M管的结构和工作原理G-M管的结构类型很多，最常见的有圆柱形和钟罩形两种，它们都是由同轴圆柱形电极构成。
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子。
对于α和β等穿透力弱的射线，用薄窗的管子来探测；对于穿透力较强的γ射线，一般可用圆柱型计数管。
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(粒子不能直接使气体分子电离，但它在阴极上打出的光电子可使气体分子发生电离）。
初电离产生的电子在电场的加速下向阳极运动，同时获得能量。
当能量增加到一定值时，又可使气体分子电离产生新的离子对，这些新离子对中的电子又在电场中被加速再次发生电离碰撞而产生更多的离子对。
由于阳极附近很小区域内电场最强，故此区间内发生电离碰撞几率最大，从而倍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快被阳极收集，而正离子由于质量大、运动速度慢，便在阳极周围形成一层“正离子鞘”，阳极附近的电场随着正离子鞘的形成而逐渐减弱，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。
