雙源法測GM計(jì)數(shù)器的分辨時(shí)間.docx

北航物理實(shí)驗(yàn)研究性報(bào)告雙源法測計(jì)數(shù)裝置的分辨時(shí)間實(shí)驗(yàn)成員： *目錄一、實(shí)驗(yàn)原理21.1 GM計(jì)數(shù)管21.2 GM計(jì)數(shù)管的輸出波形21.3坪曲線31.4 雙源法31.54二、 實(shí)驗(yàn)儀器4二、實(shí)驗(yàn)過程43.1 坪曲線的測量：43.2雙源法測GM計(jì)數(shù)管的分辨時(shí)間：4三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果54.1 坪曲線的測量54.2 分辨時(shí)間的測量64.3 不確定度計(jì)算64.4最后的測量結(jié)果7五、 注意事項(xiàng)與誤差分析7六、 參考文獻(xiàn)7一、 實(shí)驗(yàn)原理1.1 GM計(jì)數(shù)管 G-M計(jì)數(shù)器是一種氣體探測器。當(dāng)帶電粒子射入靈敏體積時(shí)，引起氣體分子電離，進(jìn)而觸發(fā)“自持放電”。因此，G-M計(jì)數(shù)管的輸出電流、電壓信號與入射粒子的類型和能量無關(guān)，僅由技術(shù)管本身工作狀態(tài)及輸出回路參量決定。G-M技術(shù)管輸出脈沖幅度與工作電壓的大小和計(jì)數(shù)管的靈敏體積有關(guān)系。1.2 GM計(jì)數(shù)管的輸出波形（1）.失效時(shí)間（死時(shí)間tD）： 計(jì)數(shù)管在一次放電后，正離子鞘空間電荷使陽極附近氣體放大區(qū)域內(nèi)的電場減弱 ，即使有帶電粒子射入，也不會引起放電，一直到正離子鞘漂移一段距離后，陽極表面電場恢復(fù)到閾值以上，這時(shí)有帶電粒子入射才回引起放電而輸出信號。一般為100微秒左右。（2）.恢復(fù)時(shí)間（tR）：正離子鞘繼續(xù)向陰極運(yùn)動，經(jīng)過tR后到達(dá)陰極，這時(shí)計(jì)數(shù)管完全恢復(fù)到放電前的狀態(tài)，此后入射離子產(chǎn)生的脈沖幅度與最初一樣。（3）.分辨時(shí)間（）：記錄脈沖時(shí)，電子線路總有一定的甄別閾V，只有在經(jīng)過ttD后，待入射離子的脈沖恢復(fù)到高于甄別閾后才能有計(jì)數(shù)。 稱為技術(shù)裝置的分辨時(shí)間，由計(jì)數(shù)管和記錄裝置共同決定，一般為幾百微秒左右。1.3坪曲線坪曲線是衡量GM計(jì)數(shù)管性能的重要標(biāo)志。在使用計(jì)數(shù)管之前必須測量它。坪曲線是指入射粒子強(qiáng)度不變時(shí)，計(jì)數(shù)管的計(jì)數(shù)率隨工作電壓變化的關(guān)系曲線。主要參量有： （1）起始電壓Vo：計(jì)數(shù)裝置開始計(jì)數(shù)的工作電壓值。 （2）坪長：大小為V2-V1（單位V），G-M計(jì)數(shù)器的工作區(qū)域，工作電壓一般選在坪區(qū)中央或三分之二附近。（3）坪斜：在坪區(qū)內(nèi)工作電壓每增加100V的計(jì)數(shù)率增長的百分率。坪斜 =nB-nA12nB+nAVB-VA。1.4 雙源法設(shè)單位時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)裝置實(shí)際測得的平均粒子數(shù)為m，n為單位時(shí)間內(nèi)真正進(jìn)入計(jì)數(shù)管的平均粒子數(shù)。為計(jì)數(shù)裝置的分辨時(shí)間，則在分辨時(shí)間不變和m1時(shí)，單位時(shí)間漏記的粒子數(shù)為n-m=nm，這樣n=m1-m。 在完全相同的實(shí)驗(yàn)條件下，測量放射源1、2單獨(dú)的計(jì)數(shù)率m1、m2以及1、2同時(shí)存在時(shí)的計(jì)數(shù)率m12，（假定它們包含相同的本底計(jì)數(shù)率mb）。所以， 源1的真實(shí)計(jì)數(shù)率為：n1=m11-m1-mb1-mb； 源2的真實(shí)計(jì)數(shù)率為：n2=m21-m2-mb1-mb； 源1 和源2同時(shí)存在的真實(shí)計(jì)數(shù)率：n12=m121-m12-mb1-mb。 由于實(shí)驗(yàn)條件相同，源1和源2在單位時(shí)間內(nèi)入射計(jì)數(shù)管的粒子數(shù)等于源1、源2 在單位時(shí)間內(nèi)分別入射到計(jì)數(shù)管的粒子數(shù)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實(shí)驗(yàn)時(shí)，一般取=1。1.5二、 實(shí)驗(yàn)儀器FH463B型智能定標(biāo)器、J142型圓柱形計(jì)數(shù)管、2個(gè)137Cs源。二、 實(shí)驗(yàn)過程3.1 坪曲線的測量：選擇合適的閾值，測量GM計(jì)數(shù)管的坪曲線，鑒定GM計(jì)數(shù)管的質(zhì)量，并確定其工作電壓V。3.2 雙源法測GM計(jì)數(shù)管的分辨時(shí)間：（1）在工作電壓V下測量本底時(shí)GM計(jì)數(shù)管的計(jì)數(shù)率mb，每次累計(jì)20秒，共測4次。（2）將源1放在合適的位置，使此時(shí)GM計(jì)數(shù)管的計(jì)數(shù)率為200次/秒左右，記錄此時(shí)源1的位置，測量此時(shí)GM計(jì)數(shù)管的計(jì)數(shù)率m1，每次累計(jì)20秒，共測10次。（3）將源1放到不影響GM計(jì)數(shù)管計(jì)數(shù)率的地方，將源2放在合適的位置（不要與源1的位置有重合），使此時(shí)GM計(jì)數(shù)管的計(jì)數(shù)率為200次/秒左右，測量此時(shí)GM計(jì)數(shù)管的計(jì)數(shù)率m2，每次累計(jì)20秒，共測10次。（4）將源1取回放在原來標(biāo)記的位置，測量此時(shí)雙源時(shí)GM計(jì)數(shù)管的計(jì)數(shù)率m12，測量此時(shí)GM計(jì)數(shù)管的計(jì)數(shù)率m1，每次累計(jì)20秒，共測10次。三、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果4.1 坪曲線的測量由坪曲線，實(shí)驗(yàn)時(shí)取定標(biāo)器電壓為4.2 分辨時(shí)間的測量所以，mb=3.615/s，m1=211.835/s，m2=202.3/s，m12=373.34/s，計(jì)算得到該計(jì)數(shù)裝置的分辨時(shí)間=486.69微秒。4.3 不確定度計(jì)算ln1=lnm1+m2-m12-mb-lnm1-mb-lnm2-mb-ln2其中 所以有計(jì)算得=24.78微秒 4.4最后的測量結(jié)果五、 注意事項(xiàng)與誤差分析1、計(jì)數(shù)率不能太低也不能太高。一般選取計(jì)數(shù)率在200/秒左右。2、源1、2單獨(dú)射入與共同射入時(shí)的位置應(yīng)保持一致。3、計(jì)數(shù)管工作后會有光敏作用產(chǎn)生，實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意適當(dāng)避光，不能暴漏在強(qiáng)光下。4、 測量過程中應(yīng)注意防止GM計(jì)數(shù)管上的高壓過高引起連續(xù)放電損壞GM計(jì)數(shù)管。5、實(shí)驗(yàn)時(shí)不要放置能增加本底計(jì)數(shù)率的帶有放射性的物體，如鉛磚，