核衰变与放射性计数的统计规律

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1、2013 年春季学期辐射探测实验（1） 1 第一部分第一部分 G-M 计数器计数器 【实验目的】【实验目的】 1、 了解 G_M 计数器的工作原理，掌握其基本性能及测试方法。 2、 学会正确使用 G-M 计数器的方法。 3、 了解探测器输出信号与输出回路参数的关系， 学会正确选择 G-M 计数器系统输出回路参 数。 【实验内容【实验内容】 1. 在一定的甄别阈下，测量卤素 G-M 管的坪曲线，确定这些坪曲线的各个参数并选择工 作电压。 2. 用示波器测定 G-M 计数器的分辨时间。 3. 观察并记录 G-M 管的输出电流、电压脉冲与工作电压及输出回路参数的关系。 【实验器材】【实验器材】 按下

2、图连接各仪器。并用定标器的自检功能检查定标器是否正常工作。 【实验步骤】【实验步骤】 1、 J-306 型卤素管的性能研究。 1) 前置盒 R1 M，C0 pF，在甄别阈值最低（逆时针调到最小）及中间阈值时（调节 甄别阈旋钮，直到定标器没有计数时阈值最大，取 0 和最大阈值之间的值为中间阈值） ，分 别测 GM 管的坪曲线。 要求：坪区计数率在 200 /s 左右，计数的相对标准偏差2%。在方格纸上画出坪曲线，讨 论结果，并分析甄别阈对坪曲线的影响。 注意：在测量坪曲线过程中改变高压时，一定要使定标器处于计数状态，以反映计数管的 工作状态。尤其当测到接近坪区末端时，如果看到计数率已明显增加（即

3、已经开始发生连续 放电时） ，要立即把工作电压降下来，以保护管子。 （另外，即使观察不到特别明显的计数率 显著增加，高压最大也不要超过 600V） 在换 G-M 管或停止工作以前，必须先把高压降到“0”并关上高压开关再进行操 作。 2) 由最低甄别阈条件下测得的坪曲线，选择合适的工作电压值。 3) 观测输出电流脉冲与工作电压及输出回路参数的关系： 置盒 R1 M，C0 pF，改变三个工作电压； 固定工作电压与 R，取三个 C 值； （背面还有） 固定工作电压与 C，取三个 R 值； 要求在方格纸上实录全部输出电流脉冲波形，标出坐标名称及单位，以及各信号极性、幅度 的相对大小，并说明原因。 20

4、13 年春季学期辐射探测实验（1） 2 注意：中的三个电压值必须在坪区范围内；为观察到形状较好的电流和电压波形，、 及以下各步骤中的工作电压可比步骤(2)中选择的工作电压低， 具体数值可以取 R1 M， C 0 pF 时，示波器观察电流或电压波形不出现饱和的最大工作电压值。 4) 观测输出电压脉冲与工作电压及输出回路参数的关系，步骤及要求同(3)。 5) 用示波器观测法测量本 GM 管的失效时间、 恢复时间及分辨时间。 在坐标纸上实录波形， 标出测量值，记录好实验条件(如计数管的工作电压、计数率等)。 注意：在上述(3)、(4)、(5)、(6)实验中，为便于观测波形变化，工作电压要适当选低，避

5、免 输出电压脉冲幅度过大而使跟随器过载。 【数据记录和分析】【数据记录和分析】 一、测定坪曲线 R = 1M，C = 0pF，阈值选取最低，计数时间 t = 20s 电压/v 303 317 318 319 320 321 324 333 344 计数 0 0 20 1803 3089 3133 3446 3520 3614 电压/v 356 368 386 412 445 456 484 496 517 计数 3626 3674 3607 3744 3890 4038 4600 4898 5691 做出坪曲线： 3003504004505005500100020003000400050006

6、000计数电压值/vB结论：= 324,= 3446;= 445,= 3890; 坪斜 = + 2（ ） 100 100% = 10.03%/百伏 R = 1M,C = 0pF,甄别阈在中间值，计数时间 t = 20s 电压/V 303 315 318 321 354 359 362 366 计数 0 0 0 0 0 46 321 900 电压/V 368 372 374 380 388 403 417 434 计数 1652 2831 3020 3355 3485 3595 3679 3686 2013 年春季学期辐射探测实验（1） 3 电压/V 456 470 481 504 515 53

7、4 计数 3957 3988 4212 4314 4382 4436 做出坪曲线： 300350400450500550010002000300040005000计数电压/VB结论：= 380,= 3355;= 470,= 3988; 坪斜 = + 2（ ） 100 100% = 19.16%/百伏 从这两个图像中可以看出，随着甄别阈的增大，坪区的起始电压和放电电压都会增大，坪斜 增大。 二、观测输出电流、电压脉冲与工作电压及输出回路参数的关系 1. 观察工作电压的影响R = 1M，C = 0pF 电压值 电流脉冲和相关参数 电压脉冲和相关参数 U=322V U=332V U=349V 201

8、3 年春季学期辐射探测实验（1） 4 2. 观察电容的影响，U = 349V,R = 1M 电容值 电流脉冲和相关参数 电压脉冲和相关参数 C=0pF C=10pF C=100pF 3. 观察电阻的影响，U = 349V,C = 0pF 电阻值 电流脉冲和相关参数 电压脉冲和相关参数 R = 220k R = 1M R = 5.1M 4. 用示波器测量 GM 管的分辨时间 在工作电压 350V，计数率 152/s，阈值 1.0V 的时候，测得： = 130s，= 1.86ms， = 220s 第二部分第二部分 核衰变和放射性计数的统计规律核衰变和放射性计数的统计规律 【实验目的】【实验目的】

9、1. 了解并验证原子核衰变和放射性计数的衰变规律。 2. 了解统计误差的意义，掌握计算统计误差的方法。 3. 学习检验测量数据分布类型的方法。 4. 学会正确表示放射性计数的测量结果。 【实验内容【实验内容】 1、 使用 G-M 管，选择合适的工作电压和计数率等实验条件，对源重复进行至少 100 次独立测量。要求计数的相对标准偏差 2.5%。 2、 对所测数据，分别计算平均值（N）与标准偏差（N） 。粗略估计测量结果是否正常。 2013 年春季学期辐射探测实验（1） 5 【实验数据和分析【实验数据和分析】 实验条件，U = 350V，阈值 1.0V，计数时间 = 10s 3933 3853 4

10、344 4317 4121 4230 4124 3965 4193 4277 4398 4018 3958 4138 4395 4075 4184 4027 4008 4034 4016 3902 4084 3942 3987 3940 3890 4065 3966 4066 3925 3964 3987 4318 4182 3908 3816 3965 4213 3925 3930 3866 3948 4020 3889 3936 4089 4021 4149 3929 3957 3975 4012 4108 3912 3964 3978 3946 3951 3920 4012 3947 3

11、994 4076 4062 4004 4056 4190 4038 3978 4105 4061 3951 4076 4084 4329 4201 3821 4070 4286 4200 3997 3961 4011 4144 4083 3977 3940 4203 3953 3903 4396 4231 3942 4273 3851 4405 4179 3834 3835 平均值为：N=4048.12，标准差： =115.18 计算测量数据落在N ,N 2,N 3的频率，与理论值比较。因为入射粒子服从泊松分 布，数量比较多，可以近似为正态分布。 范围 N （3933，4163） N 2 （3818， 4278） N 3 （3703， 4393） 计数 60 90 96 频率 0.600 0.900 0.960 理论值 0.683 0.955 0.998 由此可见，测得值在一定误差范围内是正确的。