近代物理實(shí)驗(yàn)2-1 蓋革-米勒計(jì)數(shù)器及核衰變統(tǒng)計(jì)規(guī)律

1、近代物理實(shí)驗(yàn)近代物理實(shí)驗(yàn)21蓋革蓋革米勒計(jì)數(shù)器及核衰變統(tǒng)計(jì)規(guī)律米勒計(jì)數(shù)器及核衰變統(tǒng)計(jì)規(guī)律近代物理實(shí)驗(yàn)21蓋革米勒計(jì)數(shù)器及核衰變統(tǒng)計(jì)規(guī)律蓋革米勒計(jì)數(shù)器及核衰變統(tǒng)計(jì)規(guī)律方嘯（南開大學(xué)物理科學(xué)學(xué)院，天津300071）【摘要】本文介紹了蓋革米勒計(jì)數(shù)器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和性能，并給出了核衰變的理論統(tǒng)計(jì)規(guī)律。之后作者通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和分析數(shù)據(jù)測(cè)量了蓋革米勒計(jì)數(shù)管的坪特性，并驗(yàn)證了核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律?！娟P(guān)鍵字】蓋革米勒計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)管坪特性核衰變統(tǒng)計(jì)規(guī)律1.

2、引言蓋革米勒計(jì)數(shù)器（GM計(jì)數(shù)器）是一種氣體電離探測(cè)器，由德國(guó)物理學(xué)家蓋革（HansWilhelmGeiger1882～1945）和米勒（E.WaltherMuller，1905～1979）在1928年發(fā)明[1]。GM計(jì)數(shù)器與正比計(jì)數(shù)器類似，但所加的電壓更高。帶電粒子射入氣體，在離子增殖過程中，受激原子退激，發(fā)射紫外光子，這些光子射到陰極上產(chǎn)生光電子，光電子向陽(yáng)極漂移，又引起離子增殖，于是在管中形成自激放電。為了使之能夠計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器中充有

3、有機(jī)氣體或鹵素蒸氣，能吸收光子，起到猝滅作用。蓋革米勒計(jì)數(shù)器優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，脈沖幅度大，缺點(diǎn)是不能快速計(jì)數(shù)。1908年，蓋革按照盧瑟福（E.ErnestRutherfd，1871～1937）的要求，設(shè)計(jì)制成了一臺(tái)α粒子計(jì)數(shù)器。盧瑟福和蓋革利用這一計(jì)數(shù)器對(duì)α粒子進(jìn)行了探測(cè)。應(yīng)情況，橫坐標(biāo)為電場(chǎng)強(qiáng)度，縱坐標(biāo)為第一湯姆系數(shù)（用于表征雪崩的指數(shù)增加速度情況的一個(gè)量）。圖4單絲正比室中的雪崩效應(yīng)雪崩放電的瞬間，陽(yáng)極獲得一個(gè)低壓脈沖，定標(biāo)器獲得一個(gè)

4、脈沖信號(hào)計(jì)一次數(shù)。然而計(jì)數(shù)管中還會(huì)發(fā)生一些其他現(xiàn)象。氣體分子在入射粒子的激發(fā)下進(jìn)入激發(fā)態(tài)，它們退激時(shí)會(huì)發(fā)出光子，這些光子可能與陰極發(fā)生光電效應(yīng)（見圖5），產(chǎn)生光電子并重復(fù)電離管中氣體，引發(fā)連續(xù)放電，如此會(huì)導(dǎo)致一個(gè)粒子被計(jì)數(shù)器重復(fù)計(jì)數(shù)，使數(shù)據(jù)失真。圖5氣體分子退激引發(fā)的光電效應(yīng)防止這個(gè)現(xiàn)象的方法就是充入淬滅氣體，猝滅其他有兩個(gè)主要作用：強(qiáng)烈吸收光子，避免光電效應(yīng)，以及在碰撞中吸收正離子能量，起到淬滅連續(xù)放電作用。猝滅氣體一般選用鹵素或有機(jī)