一 : 用盖革一米勒计数器测定放射线源的放射强度为每分钟405次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数

用盖革一米勒计数器测定放射线源的放射强度为每分钟405次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线。10天后再次测量，测得该放射源的放射强度为每分钟101次，则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是

[ ]

A．放射源射出的是α射线 B．放射源射出的是β射线 C．这种放射性元素的半衰期是5天 D．这种放射性元素的半衰期是2.5天

题型：不定项选择难度：中档来源：同步题

AC

考点：

考点名称：探测射线的方法探测射线的方法:

1、放射线的粒子与其他物质作用的主要现象是：
①使气体电离；②使照相底片感光；③使荧光物质产生荧光。
2、科研中常用的探测放射线的方法：
①威尔逊云室；②气泡室；③盖革-弥勒计数器。

二 : 盖革米勒计数器 实验报告

画出坪曲线， 标出某几个点的标准误差。 由坪曲线求出坪长。 坪斜率， 选择工作电压。

2. 用示波器观测计数管的死时间与整个测量系统的分辨时间

打开示波器电源， 调整示波器有关旋钮， 使屏上呈现2-1-4所示的波形， 测出定标器输入时的阈值电压， 以及td和τ值。

3. 测量时间和测量次数对计数率标准误差的影响

固定测量时间为5min， 重复3次， 分别算出每次测量的相对标准误差， 在算出3次的平均计数率和相对标准误差。 固定测量时间为10min。 算出测量的相对标准误差， 然后针对测量时间与测量次数对误差的影响进行讨论。

4. 验证统计规律

在没有放射源的情况下， 利用本底验证泊松分布。 先对本底测量5min， 根据所得的计数大小， 选定一个测量时间， 使每次测量的平均值在3~7之间， 然后以这个选定的时间， 重复测量300次以上。 并记录每个值出现的次数。 在同一坐标纸上做出泊松分布的实验曲线和理论曲线， 并加以比较讨论。

盖革米勒计数器 盖革米勒计数器 实验报告

盖革-米勒计数器

5

原始数据、 数据处理及误差计算： 1. 坪特性的测量与计算

测量的电压与计数数据如下：

作出坪特性曲线如下：

可以看到， 起始电压为V0=0.9kV，坪区从V5=0.94kV开始， 从V11=1.06kV结束 坪长为ΔV=V2-V1=1.06kV-0.94kV=0.12kV 对应的计数差为Δn=3052-2942=110 可得， 坪斜为kl?

n2?n1n1(V2?V1)

*100%?

?nn1(?V)

?

1102942(0.12kV)

*100%?0.031%

盖革米勒计数器 盖革米勒计数器 实验报告

盖革-米勒计数器

6

2. 有源计数实验的计算处理

有源计数实验的数据如下：

计数次数A=3， 平均计数值为N?

?

NA

NiA

?29606.33

计数平均值的标准误差为?

N

??

??99.341

而通过无源计数得到的本底值为M=695， 本底值的标准误差为?因而实际的计数值为N?M?29606.33?695?28911.33

NA?t

Mt'

29606.333.300

M

??

M??26.36

实际计数值标准误差为?

final

??????

695300

??5.934

最终的实际计数值表达为： N=28911 ± 5 （为符合测量实际， 数据结果仅保留到个位）

3. 本底计数验证泊松分布

本底验证的计数结果及出现次数见下页表格：

Total counts=300

将这些计数的分布结果表达为图像， 并且在同一坐标系上绘制标准的泊松分布图样作比较， 如下页图所示：

盖革米勒计数器 盖革米勒计数器 实验报告

盖革-米勒计数器

7

可以看到， 实际测量的分布曲线虽然与理论值存在偏移， 但是形状上较好地保持了泊松分布的特征， 因而可以认为本底计数的验证是成功的。(www.61k.com］

思考题， 实验感想， 疑问与建议：

1. 坪曲线如何测量？ 如何由坪曲线选定工作电压

坪曲线的测量方法如下：将放射源置于合适的位置， 并用铅砖屏蔽好。 将“高压细调”反时针调节至最低位置， 打开“高压”开关， 是定标器处于纪录状态。 缓缓提高电压， 找出起始电压V0， 然后每增加20V测量一次， 每次1min， 每次测量后清零计数， 再次测量。 直到测完坪区为止（离开坪区时表现为计数值迅速上升）， 然后立即降下高压， 保护计数管。

通过测得的数据可以看出坪区的始末电压V1和V2， 根据实验中所得， 工作电压选在坪区的1/3处， 即工作电压设置为（V2+V1）/3较为合适

2. 什么是放射性核衰变的统计性？

放射性核衰变的统计性是指， 放射性元素的每一个核的衰变与否是相互独立的事件， 彼此无关。 每一个核什么时候衰变纯属偶然事件。但是对于大量的放射性核来说， 实践证明其衰变规律遵从统计规律， 即N?N0exp(??t)

3. 如何验证泊松分布？

方法是在没有放射源的情况下， 利用本底验证泊松分布。 先对本底测量5min， 根据所得的计数大小， 选定一个测量时间， 使每次测量的平均值在3~7之间， 然后以这个选定的时间， 重复测量300次以上。 并记录每个值出现的次数， 之后将这个计数结果表达为泊松分布曲线， 并与该条件下的理想分布曲线进行比较。

盖革米勒计数器 盖革米勒计数器 实验报告

盖革-米勒计数器

8

4. “标准误差”的意义是什么？

对于某一个实验， 多次重复进行， 得到的结果表示为n??的话， 表示测量值落在这个范围内的概率是某一个实现约定的可信值（特定值， 如0.95）

5. 对实验的一些改进与看法

在实验中发现， 调节计数管高压的旋钮以及显示表的设计上存在缺陷， 一方面电压表的最小刻度过大， 不便于读数， 另一反面旋钮不方便细调。[www.61k.com) 建议改为数显与按钮调节式， 并且数显的精确位数要多， 以满足实验的要求。

原始记录及图表粘贴处：（见附页）

三 : 盖革-米勒计数器：盖革-米勒计数器-英文，盖革-米勒计数器-介绍

盖革-米勒计数器，计数器中充有有机气体或卤素蒸气，能吸收光子，起到猝熄作用。优点是灵敏度高，脉冲幅度大，缺点是不能快速计数。

盖革米勒计数器_盖革-米勒计数器 -英文

Geiger-Müller counter

盖革米勒计数器_盖革-米勒计数器 -介绍

气体电离探测器。是H.盖革和P.米勒在1928年发明的。与正比计数器类似，但所加的电压更高。带电粒子射入气体，在离子增殖过程中，受激原子退激，发射紫外光子，这些光子射到阴极上产生光电子，光电子向阳极漂移，又引起离子增殖，于是在管中形成自激放电。为了使之能够计数，计数器中充有有机气体或卤素蒸气，能吸收光子，起到猝熄作用。盖革-米勒计数器优点是灵敏度高，脉冲幅度大，缺点是不能快速计数。1908年，德国物理学家盖革（Hans Wilhelm Geiger,1882-1945）（左图）按照卢瑟福（E. Ernest Rutherford，1871～1937）的要求，设计制成了一台α粒子计数器。卢瑟福和盖革利用这一计数器对α粒子进行了探测。
1909年盖革和马斯登（Ernest Marsden，1889-1970）在实验中发现α粒子碰在金箔上偶尔会发生极大角度的偏折。卢瑟福对这个实验的各种参数作了详细分析，于1911年提出了原子的有核模型。
从1920年起，盖革和德国物理学家米勒（E. Walther Muller，1905-1979）对计数器作了许多改进，灵敏度得到很大提高，被称为盖革-米勒计数器，应用十分广泛。
盖革-米勒计数器是根据射线能使气体电离的性能制成的，是最常用的1种金属丝计数器。两端用绝缘物质封闭的金属管内贮有低压气体，沿管的轴线装了金属丝，在金属丝和管壁之间用电池组产生一定的电压（比管内气体的击穿电压稍低），管内没有射线穿过时，气体不放电。当某种射线的1个高速粒子进入管内时，能够使管内气体原子电离，释放出几个自由电子，并在电压的作用下飞向金属丝（上图）。 这些电子沿途又电离气体的其它原子，释放出更多的电子。越来越多的电子再接连电离越来越多的气体原子，终于使管内气体成为导电体，在丝极与管壁之间产生迅速的气体放电现象。从而有1个脉冲电流输入放大器，并有接于放大器输出端的计数器接受。计数器自动地记录下每个粒子飞入管内时的放电，由此可检测出粒子的数目。
1937年盖革和物理学家席勒（Leo Szilard，1898-1964）（右图）用9个盖革-米勒计数器排成1个环形，测定了宇宙射线的角分布。
盖革-米勒计数器是核物理学和粒子物理学中不可缺少的探测器，至今仍然是实验室中敏锐的“眼睛”（左图）。

盖革米勒计数器_盖革-米勒计数器 -盖革计数器

盖革计数器的原理图盖革计数器（Geiger counter）又叫盖革-米勒计数器
（Geiger-Müller counter），是1种用于探测电离辐射的粒子探测器，通常用
于探测α粒子和β粒子，也有些型号盖革计数器可以探测γ射线及X射线。

盖革米勒计数器_盖革-米勒计数器 -构造及原理

盖革计数器是根据射线对气体的电离性质设计成的。其探测器（称“盖革管”）
的通常结构是在一根两端用绝缘物质密闭的金属管内充入稀薄气体（通常是掺
加了卤素的稀有气体，如氦、氖、氩等），在沿管的轴线上安装有一根金属丝
电极，并在金属管壁和金属丝电极之间加上略低于管内气体击穿电压的电压。
这样在通常状态下，管内气体不放电；而当有高速粒子射入管内时，粒子的能
量使管内气体电离导电，在丝极与管壁之间产生迅速的气体放电现象，从而输
出1个脉冲电流信号。通过适当地选择加在丝极与管壁之间的电压，即可对
被探测粒子的最低能量，从而对其种类加以甄选。
盖革计数器也可以用于探测γ射线，但由于盖革管中的气体密度通常较小，高能
γ射线往往在未被探测到时就已经射出了盖革管，因此其对高能γ射线的探测灵
敏度较低。在这种情况下，碘化钠闪烁计数器则有更好的表现。

盖革米勒计数器_盖革-米勒计数器 -历史

盖革计数器最初是在1908年由德国物理学家汉斯·盖革和著名的英国物理学家卢
瑟福在α粒子散射实验中，为了探测α粒子而设计的。后来在1928年，盖革又和
他的学生米勒（Walther Müller）对其进行了改进[1]，使其可以用于探测所有
的电离辐射。
1947年，美国人Sidney H. Liebson在其博士学位研究中又对盖革计数器做了进
1步的改进[2]，使得盖革管使用较低的工作电压，并且显著延长了其使用寿命
。这种改进也被称为“卤素计数器”。
盖革计数器因为其造价低廉、使用方便、探测范围广泛，至今仍然被普遍地使
用于核物理学、医学、粒子物理学及工业领域。

四 : 大连理工盖革米勒计数器

盖革-米勒计数器

1

实验题目： 盖革-米勒计数器

实验仪器：（注明规格和型号）

137圆柱形γ计数管一支， 自动定标器一台（带高压电源）， 示波器一台， Cs放射源一枚。（www.61k.com]

实验目的：

1. 掌握盖革-米勒计数器的结构、 原理、 使用方法

2. 验证核衰变的统计规律， 熟悉放射性测量误差的表示方法

实验原理简述：

1. 计数管的构造与工作原理

GM计数管有圆柱形和钟罩型两种， 其共同结构为

圆筒状的阴极和装在轴线上的阳极丝共同密封在

玻璃管内而成。 管内通常充有约10kpa的惰性气

体及相应的猝熄气体。

当带电粒子进入计数管的灵敏区域时， 将引起管

内气体的电离， 电力产生的电子在电场加速下向

阳极运动， 一方面因电场加速获得能量， 一方面

又因与气体分子碰撞而损失能量。 在充有猝熄气

体的计数管中， 这些光子大部分将被猝熄气体所吸收， 因而达不到阴极， 但却会逐步沿铅丝极方向扩展并产生新的电子（光电作用）， 这些电子又会进一步产生雪崩式的放电。

当电子到达阳极的时候， 因为正离子移动的很慢， 基本上没有移动能力， 从而形成了围绕着丝级的正离子鞘。

由于放电后电子中和了阳极上的一部分电荷， 使得阳极电位降低， 随着正粒子向着阳极运动， 高压电源便通过电阻R向计数管充电， 使得阳极电位回复， 在阳极上变得到一个负的脉冲电压。 这个负的脉冲电压，

便起到了计数的显示作用。

2. 计数管的特性

2.1 坪特性——包括起始电压、 坪长、 坪斜等

盖革米勒计数器 大连理工盖革米勒计数器

盖革-米勒计数器

2

当射入计数管的粒子数目不变时， 改变计数管两级之间所加的高压值， 发现由定标器测得的计数率有变化， 如图所示的曲线。（www.61k.com] 在这个图中， V0称为起始电压， ΔV=V2-V1称为坪长， 在坪区内， 电压每升高1V是， 计数率增加的百分数称为坪斜， 由公式表示为kl?n2?n1*100% n1(V2?V1)

坪特性曲线反映了计数管的性能， 所以使用前必须对它进行测量。

2.2死时间， 回复时间与分辨时间

将正离子鞘从r0移动到rc这段不能输出脉冲的死寂时间称为死时间td， 而此后正离子鞘从rc移动到阴极这段时间内， 阳极附近的电场逐步恢复到原来的大小， 这段所消耗的时间称为恢复时间tg。

将从一个正常呗记录的脉冲之后， 到能产生第二个可触动定标器的脉冲这段时间τ， 叫做分辨时间。 即是说， 只有飞来的两个粒子的时间间隔大于这个分辨时间时， 才能够触发两个能够被识别的定标器脉冲。

由于分辨时间的存在， 有很多粒子将会被漏记， 影响测量值的准确度。 因而需要计数率修正公式进行修正， 修正公式如下

n?m 2?m?

2.3 计数管的本底

计数管处于工作电压下， 在没有放射源时所测得的计数率叫本底。 在实际测量中需要在实测值中减去本底

2.4计数管的探测效率

探测效率是指当有一个粒子通过计数管的灵敏体积时， 引起一个输出脉冲的概率。

3. 核衰变的统计规律以及放射性测量的统计误差

3.1 核衰变的统计规律

放射性核衰变的统计性是指， 放射性元素的每一个核的衰变与否是相互独立的事件， 彼此无关。 每一个核什么时候衰变纯属偶然事件。 但是对于大量的放射性核来说， 实践证明其衰变规律遵从统

盖革米勒计数器 大连理工盖革米勒计数器

盖革-米勒计数器

3

计规律， 即N?N0exp(??t)

3.2 泊松分布与高斯分布

泊松分布： 若有N0个未衰变的放射性原子核， 其寿命很长， 即λ很小， 单位时间内平均衰变数为， 而且?N0, 则可以认为在测量过程中?N0近似不变。［www.61k.com］显然， 考虑到一些可以简化和忽略的条件，

()nN0?n(1?)在单位时间内有n个核衰变， 其余核不衰变的概率为P(n)?， 而P(n)同时可以n!N0

表达为， 在满足以上假定的条件下， 进行多次测量时， 测量结果为n的概率分布。 (n)?()n

上式可以进一步简化为Pn!exp(?)

高斯分布： 当n比较大时， 使用泊松分布来计算， 会因为阶乘的存在而使得计算困难，高斯分布来表达统计规律， 公式为P(?)?1

?2?exp(??2

2?2)

3.3 标准误差的概率含义

3.4 放射性测量中统计误差的表示 测量结果的表示式为N?N 相对标准误差为?N

N??1

N 因而改用

盖革米勒计数器 大连理工盖革米勒计数器

盖革-米勒计数器

4

实验步骤简述：

1. 按照图连接电路， 经检查无误后，

接通电源使仪器预热

将放射源置于合适的位置， 并用铅砖屏蔽好。(www.61k.com) 将“高压细调”反时针调节至最低位置， 打开“高压”开关， 是定标器处于纪录状态。 缓缓提高电压， 找出起始电压V0， 然后每增加20V测量一次， 每次1min， 直到测完坪区为止， 然后立即降下高压， 保护计数管。

画出坪曲线， 标出某几个点的标准误差。 由坪曲线求出坪长。 坪斜率， 选择工作电压。

2. 用示波器观测计数管的死时间与整个测量系统的分辨时间

打开示波器电源， 调整示波器有关旋钮， 使屏上呈现2-1-4所示的波形， 测出定标器输入时的阈值电压， 以及td和τ值。

3. 测量时间和测量次数对计数率标准误差的影响

固定测量时间为5min， 重复3次， 分别算出每次测量的相对标准误差， 在算出3次的平均计数率和相对标准误差。 固定测量时间为10min。 算出测量的相对标准误差， 然后针对测量时间与测量次数对误差的影响进行讨论。

4. 验证统计规律

在没有放射源的情况下， 利用本底验证泊松分布。 先对本底测量5min， 根据所得的计数大小， 选定一个测量时间， 使每次测量的平均值在3~7之间， 然后以这个选定的时间， 重复测量300次以上。 并记录每个值出现的次数。 在同一坐标纸上做出泊松分布的实验曲线和理论曲线， 并加以比较讨论。

盖革米勒计数器 大连理工盖革米勒计数器

盖革-米勒计数器

5

原始数据、 数据处理及误差计算： 1. 坪特性的测量与计算

测量的电压与计数数据如下：

作出坪特性曲线如下：

可以看到， 起始电压为V0=0.9kV，坪区从V5=0.94kV开始， 从V11=1.06kV结束 坪长为ΔV=V2-V1=1.06kV-0.94kV=0.12kV 对应的计数差为Δn=3052-2942=110 可得， 坪斜为kl?

n2?n1?n110

*100%??*100%?0.031%

n1(V2?V1)n1(?V)2942(0.12kV)

盖革米勒计数器 大连理工盖革米勒计数器

盖革-米勒计数器

6

2. 有源计数实验的计算处理

有源计数实验的数据如下：

Ni?计数次数A=3， 平均计数值为??29606.33 A

计数平均值的标准误差为?N????99.341 A

而通过无源计数得到的本底值为M=695， 本底值的标准误差为?M??M??26.36

因而实际的计数值为?M?29606.33?695?28911.33

实际计数值标准误差为?final??M29606.33695??????5.934 A?tt'3.300300

最终的实际计数值表达为： N=28911 ± 5 （为符合测量实际， 数据结果仅保留到个位）

3. 本底计数验证泊松分布

本底验证的计数结果及出现次数见下页表格：

将这些计数的分布结果表达为图像， 并且在同一坐标系上绘制标准的泊松分布图样作比较， 如下页图所示：

盖革米勒计数器 大连理工盖革米勒计数器

盖革-米勒计数器

7

可以看到， 实际测量的分布曲线虽然与理论值存在偏移， 但是形状上较好地保持了泊松分布的特征， 因而可以认为本底计数的验证是成功的。[www.61k.com）

思考题， 实验感想， 疑问与建议：

1. 坪曲线如何测量？ 如何由坪曲线选定工作电压

坪曲线的测量方法如下：将放射源置于合适的位置， 并用铅砖屏蔽好。 将“高压细调”反时针调节至最低位置， 打开“高压”开关， 是定标器处于纪录状态。 缓缓提高电压， 找出起始电压V0， 然后每增加20V测量一次， 每次1min， 每次测量后清零计数， 再次测量。 直到测完坪区为止（离开坪区时表现为计数值迅速上升）， 然后立即降下高压， 保护计数管。

通过测得的数据可以看出坪区的始末电压V1和V2， 根据实验中所得， 工作电压选在坪区的1/3处， 即工作电压设置为（V2+V1）/3较为合适

2. 什么是放射性核衰变的统计性？

放射性核衰变的统计性是指， 放射性元素的每一个核的衰变与否是相互独立的事件， 彼此无关。 每一个核什么时候衰变纯属偶然事件。但是对于大量的放射性核来说， 实践证明其衰变规律遵从统计规律， 即N?N0exp(??t)

3. 如何验证泊松分布？

方法是在没有放射源的情况下， 利用本底验证泊松分布。 先对本底测量5min， 根据所得的计数大小， 选定一个测量时间， 使每次测量的平均值在3~7之间， 然后以这个选定的时间， 重复测量300次以上。 并记录每个值出现的次数， 之后将这个计数结果表达为泊松分布曲线， 并与该条件下的理想分布曲线进行比较。

盖革米勒计数器 大连理工盖革米勒计数器

盖革-米勒计数器

8

4. “标准误差”的意义是什么？

对于某一个实验， 多次重复进行， 得到的结果表示为n??的话， 表示测量值落在这个范围内的概率是某一个实现约定的可信值（特定值， 如0.95）

5. 对实验的一些改进与看法

在实验中发现， 调节计数管高压的旋钮以及显示表的设计上存在缺陷， 一方面电压表的最小刻度过大， 不便于读数， 另一反面旋钮不方便细调。（www.61k.com） 建议改为数显与按钮调节式， 并且数显的精确位数要多， 以满足实验的要求。

原始记录及图表粘贴处：（见附页）

本文标题：盖革米勒计数器-用盖革一米勒计数器测定放射线源的放射强度为每分钟405次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数
本文地址： http://www.61k.com/1136900.html