盖革-弥勒计数器及核衰变的统计规律.doc

盖革-弥勒计数器是一种用于检测射线强度的气体探测器，它通过测量单位时间内粒子的数量来评估辐射水平。这种计数器的核心组成部分是G-M计数管，它通常由阳极丝和圆筒形阴极密封在玻璃或金属管内，内部填充惰性气体（如氦或氖）和少量猝灭气体。当射线进入管内，与气体分子相互作用产生电离，进而引发雪崩放电现象。在电场的作用下，电子加速向阳极运动，与气体分子碰撞产生更多次级电子，形成连续放电。为了防止连续放电，计数管内会添加猝灭气体，如有机气体或卤素，以中和正离子并结束放电过程。 计数管的特性主要包括起始电压、坪长和坪斜。起始电压是指开始产生可计数脉冲的最低电压，坪长则是指在保持恒定计数率的电压范围，也就是坪区的宽度。坪斜则表示在坪区内，电压每增加一伏时计数率的变化百分比。了解这些特性对于正确使用和校准计数器至关重要。 实验目的在于让学生掌握G-M计数器的工作原理，学会操作并测量其性能。此外，实验还涉及核衰变的统计规律验证。核衰变遵循泊松分布，这意味着在一定时间内观测到的衰变次数具有统计上的随机性。通过G-M计数器，可以观察和分析放射源在单位时间内产生的粒子数量，从而验证这一规律。 预习时，学生需要熟悉电离放电的相关电磁学知识，特别是电压脉冲的形成过程，以及如何从坪曲线中提取参数，例如起始电压和坪斜。触发阈值U_{th}的物理意义在于，只有当电场强度超过这个阈值时，才能启动放电过程。 实验原理部分详细介绍了G-M计数器的构造和工作过程，包括计数管的电场分布、雪崩放电机制以及猝灭过程。此外，还讨论了计数管的响应特性，如坪特性曲线，这有助于理解和调整计数器以适应不同辐射源的测量需求。 在实际应用中，G-M计数器虽然因为新型探测器的发展而相对减少了一些重要性，但因其设备简单、使用便捷，仍然在放射性测量领域广泛应用。通过这样的实验，学生不仅能学习到基本的探测器操作，还能掌握放射性测量的误差表示方法，以及如何处理多次测量结果的误差计算和测试时间的选择，这对于理解和实践核物理学的基本概念非常有益。