双源法测GM计数器的分辨时间.docx

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21.1 GM计数管21.2 GM计数管的输出波形21.3坪曲线31.4 双源法31.54二、 实验仪器4二、实验过程43.1 坪曲线的测量：43.2双源法测GM计数管的分辨时间：4三、实验结果54.1 坪曲线的测量54.2 分辨时间的测量64.3 不确定度计算64.4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（）：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。 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。为计数装置的分辨时间，则在分辨时间不变和m1时，单位时间漏记的粒子数为n-m=nm，这样n=m1-m。 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-m1-mb1-mb； 源2的真实计数率为：n2=m21-m2-mb1-mb； 源1 和源2同时存在的真实计数率：n12=m121-m12-mb1-mb。 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-m12+mb1-mb=m21-m2+m11-m1 解得 =11+12m12-mb， 其中 1=m1+m2-m12-mb2m1-mbm2-mb实验时，一般取=1。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，实验时取定标器电压为4.2 分辨时间的测量所以，mb=3.615/s，m1=211.835/s，m2=202.3/s，m12=373.34/s，计算得到该计数装置的分辨时间=486.69微秒。4.3 不确定度计算ln1=lnm1+m2-m12-mb-lnm1-mb-lnm2-mb-ln2其中 所以有计算得=24.78微秒 4.4最后的测量结果五、 注意事项与误差分析1、计数率不能太低也不能太高。一般选取计数率在200/秒左右。2、源1、2单独射入与共同射入时的位置应保持一致。3、计数管工作后会有光敏作用产生，实验应注意适当避光，不能暴漏在强光下。4、 测量过程中应注意防止GM计数管上的高压过高引起连续放电损坏GM计数管。5、实验时不要放置能增加本底计数率的带有放射性的物体，如铅砖，