[工作]GM模拟实验.docVIP

G-M计数管特性研究 实验目的 1. 学习和掌握G-M计数管的结构、工作原理和使用方法； 2. 对G-M计数管坪特性进行研究。 实验仪器 计算机仿真软件 实验原理 1.G-M计数管的结构和工作原理 G-M计数管的结构如下图所示，通常为一密封并抽真空的玻璃管，中央是一根细金属丝作为阳极，玻璃管内壁涂以导电材料薄膜或另装一金属圆筒作为阴极构成真空二极管。同时充有一定量的惰性气体和少量猝灭气体，一般二者充气比例是9：1。 当计数管的阴极和阳极之间加有适当的工作电压时，管内形成柱形对称电场。如有带电粒子进入管内，由于粒子与管内惰性气体原子的电子之间的库仑作用，可使气体电离（或激发），形成正负离子对，这种电离成为初级电离。在电场作用下，正负离子分别向各自相反的电极运动。在电子向阳极运动过程中不断被电场加速，又会和原子碰撞再次引起气体电离，成为次级电离。由于不断的电离过程使电子数目急剧增加，形成自激雪崩放电现象。同时，原子激发后的退激发及正负离子对的复合，都会产生大量紫外光子，这些光子可在阴极上打出光电子，这些光电子在电场中被加速，一般在S之内使雪崩放电遍及计数管整个灵敏体积内。在这段时间内正粒子移动很少，仍然包围阳极附近，构成正离子鞘，使阳极周围电场大为减弱，在正离子缓慢地向阴极运动过程中，也会与猝灭气体相碰撞。对充有不同类型猝灭气体的计数管，其猝灭机制是不同的。例如，对卤素管而言，由于猝灭气体的电离点位低于惰性气体，因而会使大量的猝灭气体电离，使到达阴极表面的大部分是猝灭气体的正离子，它们与阴极上电子中和后大部分不再发射电子，从而抑制正离子在阴极上引起的电子发射，终止雪崩放电，形成一个脉冲电信号。 2. G-M计数管的特性 （1）??? 坪曲线 G-M计数管的坪曲线 坪长：V1-V2 坪斜: 图中为起始电压，当外加电压低于时，离子虽然进入计数管但不能引起计数，这是因为此时所形成的电压脉冲高度不足以触发定标器的阈值，随着外加电压的升高，计数管开始有计数。此时对应的外加电压移为起始电压或阈电压；随着外加电压的继续升高，计数管计数率也迅速增加，但外加电压从到的范围内计数率都几乎不变，这一段外加电压范围为坪区，的电压值称为坪长。计数管的工作电压就应该选择在此范围的中点附近。当计数管两极上的电压超过时，计数率会明显上升，这说明已进入连续放电区，猝灭气体已失去作用。此时计数管不能正常使用且很容易损坏，实验中应尽量避免外加电压超过坪长区域。坪斜T的意义为，当坪长增加1V时，引起计数率增加的百分率。一般要求合用的计数管。通过测量计数管的坪曲线，可以得出计数管的起始电压、坪长、坪斜等参数，并可选择正确的工作电压。 实验内容与步骤 测定G-M计数管的坪曲线，正确选择其工作电压 根据坪曲线定义，在放射源强度不变的条件下，测量计数率随外加电压变化的关系，即得到坪曲线。 点击计算机桌面上的“大学物理仿真实验 v2.0”，启动“大学物理仿真实验”软件。 点击“下一页”，然后点击“G-M计数管特性研究”，进入“G-M计数管特性研究”实验主平台。双击实验台桌面上的“定标器”和“数字式万用表”可看到相应放大的、可任意操作的实验仪器窗口。双击桌面上的“书本”，可查看实验原理。双击“G—M计数管”进入仪器连接画面。用鼠标在桌面上四处移动。当鼠标箭头指向某仪器时，鼠标指针处会显示相应的提示信息。 在实验界面上右击鼠标，在快捷菜单上选取相应的内容，依次阅读“实验简介”、“实验原理”、“实验仪器”、“实验内容”和“实验思考题”。 选取“开始实验”——“连接线路”。 按线路图接入G—M计数管。双击G—M计数管可以使其水平翻转，改变正负极的位置（如左端为正，双击后变为右端为正）。双击铁架接入G—M计数管。 5、选取“开始实验”——“实验内容”——“ 测定G-M计数管的坪曲线”，进入如下图界面。 寻找起始电压。接通电源，开启高压，工作选择“半自动”，时间选择“”；开启万用表，显示电压。鼠标左击或右击改变电压值，点击计数，开始计数的最小电压就是起始电压。点击“记录”，按“确定”。 测坪曲线。选择一个电压，测一次计数。测完数据后，描点绘图。 定工作电压。 计算坪斜 数据处理 测量G-M计数管的坪曲线 起始电压= v 电压 计数值 电压 计数值 电压 计数值 电压 计数值 描绘曲线，确定工作电压V= v，计算坪斜。 注意事项 (1) 请仔细阅读实验过程中出现的提示。 (2) 在实验过程中，定标器的工作状态（由工作选择旋钮控制）应为自动或半自动（建议使用半自动）。定标器应处于“工作”状态，而不是自检状态（由计数值观察窗口下的白色开关控制）。 (3) 测量G—M计数管的坪特性曲线时，为使进入坪区后的计数值达到要求（大于2500），计数时间应大于等于10秒。 (4) 和时