仿真實(shí)驗(yàn)G-M計數(shù)管特性研究

1、G-M計數(shù)管特性研究實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)習(xí)和掌握G-M計數(shù)管的結(jié)構(gòu)、工作原理和使用方法；2. 對G-M計數(shù)管坪特性進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)儀器計算機(jī)仿真軟件實(shí)驗(yàn)原理1.G-M計數(shù)管的結(jié)構(gòu)和工作原理G-M計數(shù)管的結(jié)構(gòu)如下圖所示，通常為一密封并抽真空的玻璃管，中央是一根細(xì)金屬絲作為陽極，玻璃管內(nèi)壁涂以導(dǎo)電材料薄膜或另裝一金屬圓筒作為陰極構(gòu)成真空二極管。同時充有一定量的惰性氣體和少量猝滅氣體，一般二者充氣比例是9：1。當(dāng)計數(shù)管的陰極和陽極之間加有適當(dāng)?shù)墓ぷ麟妷簳r，管內(nèi)形成柱形對稱電場。如有帶電粒子進(jìn)入管內(nèi)，由于粒子與管內(nèi)惰性氣體原子的電子之間的庫侖作用，可使氣體電離（或激發(fā)），形成正負(fù)離子對，這種電離成為初級電離

2、。在電場作用下，正負(fù)離子分別向各自相反的電極運(yùn)動。在電子向陽極運(yùn)動過程中不斷被電場加速，又會和原子碰撞再次引起氣體電離，成為次級電離。由于不斷的電離過程使電子數(shù)目急劇增加，形成自激雪崩放電現(xiàn)象。同時，原子激發(fā)后的退激發(fā)及正負(fù)離子對的復(fù)合，都會產(chǎn)生大量紫外光子，這些光子可在陰極上打出光電子，這些光電子在電場中被加速，一般在S之內(nèi)使雪崩放電遍及計數(shù)管整個靈敏體積內(nèi)。在這段時間內(nèi)正粒子移動很少，仍然包圍陽極附近，構(gòu)成正離子鞘，使陽極周圍電場大為減弱，在正離子緩慢地向陰極運(yùn)動過程中，也會與猝滅氣體相碰撞。對充有不同類型猝滅氣體的計數(shù)管，其猝滅機(jī)制是不同的。例如，對鹵素管而言，由于猝滅氣體的電離點(diǎn)位低于

3、惰性氣體，因而會使大量的猝滅氣體電離，使到達(dá)陰極表面的大部分是猝滅氣體的正離子，它們與陰極上電子中和后大部分不再發(fā)射電子，從而抑制正離子在陰極上引起的電子發(fā)射，終止雪崩放電，形成一個脈沖電信號。2. G-M計數(shù)管的特性（1） 坪曲線G-M計數(shù)管的坪曲線坪長：V1-V2坪斜:圖中為起始電壓，當(dāng)外加電壓低于時，離子雖然進(jìn)入計數(shù)管但不能引起計數(shù)，這是因?yàn)榇藭r所形成的電壓脈沖高度不足以觸發(fā)定標(biāo)器的閾值，隨著外加電壓的升高，計數(shù)管開始有計數(shù)。此時對應(yīng)的外加電壓移為起始電壓或閾電壓；隨著外加電壓的繼續(xù)升高，計數(shù)管計數(shù)率也迅速增加，但外加電壓從到的范圍內(nèi)計數(shù)率都幾乎不變，這一段外加電壓范圍為坪區(qū)，的電壓值稱

4、為坪長。計數(shù)管的工作電壓就應(yīng)該選擇在此范圍的中點(diǎn)附近。當(dāng)計數(shù)管兩極上的電壓超過時，計數(shù)率會明顯上升，這說明已進(jìn)入連續(xù)放電區(qū)，猝滅氣體已失去作用。此時計數(shù)管不能正常使用且很容易損壞，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)盡量避免外加電壓超過坪長區(qū)域。坪斜T的意義為，當(dāng)坪長增加1V時，引起計數(shù)率增加的百分率。一般要求合用的計數(shù)管。通過測量計數(shù)管的坪曲線，可以得出計數(shù)管的起始電壓、坪長、坪斜等參數(shù)，并可選擇正確的工作電壓。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟測定G-M計數(shù)管的坪曲線，正確選擇其工作電壓根據(jù)坪曲線定義，在放射源強(qiáng)度不變的條件下，測量計數(shù)率隨外加電壓變化的關(guān)系，即得到坪曲線。1、 點(diǎn)擊計算機(jī)桌面上的“大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn) v2.0”，啟動“大

5、學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)”軟件。2、 點(diǎn)擊“下一頁”，然后點(diǎn)擊“G-M計數(shù)管特性研究”，進(jìn)入“G-M計數(shù)管特性研究”實(shí)驗(yàn)主平臺。雙擊實(shí)驗(yàn)臺桌面上的“定標(biāo)器”和“數(shù)字式萬用表”可看到相應(yīng)放大的、可任意操作的實(shí)驗(yàn)儀器窗口。雙擊桌面上的“書本”，可查看實(shí)驗(yàn)原理。雙擊“GM計數(shù)管”進(jìn)入儀器連接畫面。用鼠標(biāo)在桌面上四處移動。當(dāng)鼠標(biāo)箭頭指向某儀器時，鼠標(biāo)指針處會顯示相應(yīng)的提示信息。3、 在實(shí)驗(yàn)界面上右擊鼠標(biāo)，在快捷菜單上選取相應(yīng)的內(nèi)容，依次閱讀“實(shí)驗(yàn)簡介”、“實(shí)驗(yàn)原理”、“實(shí)驗(yàn)儀器”、“實(shí)驗(yàn)內(nèi)容”和“實(shí)驗(yàn)思考題”。4、 選取“開始實(shí)驗(yàn)”“連接線路”。 按線路圖接入GM計數(shù)管。雙擊GM計數(shù)管可以使其水平翻轉(zhuǎn)，改變正負(fù)

6、極的位置（如左端為正，雙擊后變?yōu)橛叶藶檎?。雙擊鐵架接入GM計數(shù)管。5、選取“開始實(shí)驗(yàn)”“實(shí)驗(yàn)內(nèi)容”“ 測定G-M計數(shù)管的坪曲線”，進(jìn)入如下圖界面。5、 尋找起始電壓。接通電源，開啟高壓，工作選擇“半自動”，時間選擇“”；開啟萬用表，顯示電壓。鼠標(biāo)左擊或右擊改變電壓值，點(diǎn)擊計數(shù)，開始計數(shù)的最小電壓就是起始電壓。點(diǎn)擊“記錄”，按“確定”。6、 測坪曲線。選擇一個電壓，測一次計數(shù)。測完數(shù)據(jù)后，描點(diǎn)繪圖。7、 定工作電壓。8、 計算坪斜數(shù)據(jù)處理測量G-M計數(shù)管的坪曲線起始電壓= v電壓計數(shù)值電壓計數(shù)值電壓計數(shù)值電壓計數(shù)值描繪曲線，確定工作電壓V= v，計算坪斜。注意事項(xiàng)(1) 請仔細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的提示。(2) 在實(shí)驗(yàn)過程中，定標(biāo)器的工作狀態(tài)（由工作選擇旋鈕控制）應(yīng)為自動或半自動（建議使用半自動）。定標(biāo)器應(yīng)處于“工作”狀態(tài)，而不是自檢狀態(tài)（由計數(shù)值觀察窗口下的白色開關(guān)控制）。(3) 測量GM計數(shù)管的坪特性曲線時，為使進(jìn)入坪區(qū)后的計數(shù)值達(dá)到要求（大于2500），計數(shù)時間應(yīng)大于等于10秒。(4) 和時的計數(shù)值、坪區(qū)開始時的電壓和計數(shù)值、坪區(qū)結(jié)束時的電壓和計數(shù)值很重要。事實(shí)上，只要有這三對值，就可以算出工作電壓和坪