4、盖革-米勒计数管
γ剂量率测量仪的研制
γ剂量率测量仪的研制此仪器为测量环境中γ放射性剂量率浓度的测量仪表，分成探头和主机两大部分：其中探头由高低量程GM计数管、计数单元和通讯单元组成；主机由通讯、处理单元、键盘、和显示部分组成。
1探头原理1．1盖革-弥勒计数管原理GM管原理见图1。
盖革-弥勒计数管(GM管)也称气体放电计数器。
一个密封玻璃管，中间是阳极用钨丝材料制作，玻璃管内壁涂一层导电物质，或是一个金属圆管作阴极，内部抽空充惰性气体(氖、氦)、卤族气体。
特点是工作电压低。
当射线进入计数管后气体被电离，负离子由阳极吸引移向阳极时，离子又与其他气体分子碰撞后产生多个次级电子，快到阳极时次极电子急剧倍增产生雪崩现象。
雪崩引起阳极整条线上雪崩，发生放电，放电后空间电子又被中和，剩下许多正离子包围阳极，形成正离子鞘。
正离子鞘和阳极间的电场因正离子的存在而减弱。
此时若有电子运动到该区域，也会产生雪崩放电，这段时间不能计数，称"死时间"。
正离子打到阴极时会产生(打出)电子，电子被电场加速，又引起计数管放电产生正离子鞘，这一过程循环出现。
计数管上电压U一定时，射线入射越强电流I越大，输出脉冲数N越大，a、b段称"坪"，盖格计数管主要用于探测β粒子和γ射线。
1．2探头电路探头有高压产生电路、高低量程两支盖革-弥勒计数管(GM管)、单片机SM89C52、串口转485通信芯片MAX485构成，如图2所示。
高压产生电路为高低量程GM管提供高压，使得GM管可以工作。
GM管用来测定辐射，射线通过GM管并引起电离时便使该GM管产生电流脉冲，脉冲经整形电路、2分频电路后变成边缘陡峭的方波，送到SM89C52的T0，T1定时器做计数，对低量程使用T0作计数，T1作1秒定时，而高量程则使用T1作计数，T0作定时，主机可通过发送命切换令高低量程测量，当探头接到主机发来的查询命令后便把每秒计数值(CPS)返回给主机。
探头电源透过电缆从主机得到。
辐射探测器与检测技术
气体探测器
四、电离室（ionization chamber） 脉冲电离室：记录单个辐射粒 子，主要用于测量重带电粒子 的能量和强度。（计数电离室） V=eNi/C 电流电离室：记录大量粒子 平均效应，主要用于测量X, g, b 和中子的强度或通量。 （累积电离室） I=neNi +阳极
++++++++ - - - - - - - 阴极
5.G-M计数管的主要特性
1）坪特性 坪长：V1-V2
坪斜：
(N2-N1) 1/2 (V2-V1) (N2+N1) 有机管坪长150－300V 卤素管坪长100V左右
气体探测器
六、盖革－米勒计数管（Geiger-Muller counter）
5.G-M计数管的主要特性
2）死时间、恢复时间和分辨时间
探测器由下列三部分构成 1.灵敏区 2.结构部分 3数据输出机构 按材料分类 1.气体探测器
核辐射 探测器
2.闪烁探测器
3.半导体探测器
核辐射探测器
气体探测器 闪烁探测器
半导体探测器
径迹探测器
一、气体的电离
带电粒子使气体原子电离而形成负电子和正离子对的现 象称为气体的电离。电离出来的电子称为次级电子，其 中一些能量较大的电子还可以使气体分子电离。通常， 我们把由带电粒子直接产生的电离叫做原电离，而把由 次级电子所产生的电离叫做次电离。原电离和次电离之 和称为总电离。
半导体探测器 Semiconductor detector
半导体探测器是60年代以后迅速发展起来的一种核辐射探 测器，其探测介质是半导体材料。随着半导体材料和低噪 声电子学的发展以及各种应用的要求，先后研制出了P-N结 型探测器、锂漂移型探测器、高纯锗探测器、化合物半导 体探测器以及位置灵敏探测器，内放大半导体探测器等特 殊类型半导体探测器。
盖革计数器基本原理
蓋革計數器基本原理蓋革-牟勒計數器（ G ei ger-M uel l er count er）俗稱G-M計數器或簡稱為蓋革管（G ei ger t ube），是現存幾種陳舊的輻射偵檢器之一。
在1928年由蓋革（Geiger）和牟勒（Mueller）所提出，其基本的結構是包括兩個電極，外電極（負極）為空心圓柱，內電極（正極）則是位於圓柱內中心軸的細金屬線，在兩電極間則是充滿氣體（一般為鈍氣）。
一個典型的Tow ns end aval anche是由一單獨的原始電子所產生，而許多激態的氣體分子是由電子碰撞二次離子所形成。
激動態的分子大約是在幾毫微秒的時間內降回基態，至於激動態與基態間的能量差，則釋出光子的方式帶出，其波長大約是介於可見光和紫外線之間。
這些光子所帶有的能量是傳遞連鎖反應的主要關鍵，亦即構成蓋革放電的主要機制。
當光子經由光電吸收作用而與陰極表面的氣體或管內其他位置的氣體互相作用時，則釋出一新的電子，此電子隨即遷移至陽極，然後再觸發另一次的突崩（avalanche）。
通常產生所有離子對和激動態分子所需的時間，對一突崩而言，僅為幾毫微秒（~10-9sec）。
因為激動態分子的壽命相當的短且光子以光速前進，所以管內兩次自由電子（ s econd f r ee el ect r on）的產生幾乎是符合於首次突崩，而這些兩次自由電子僅需漂移至放大區即可產生二次突崩，其所需的時間亦僅需一微秒的一小部分而已，因此對整個蓋革放電過程所需的時間而言，大約也僅需一微秒而已。
從單一突崩的發生到脈衝完整輸出所需的時間，較上述的蓋革放電為長，所以此時的脈衝振幅僅簡單地表為蓋革放電所產生全部電荷的總和。
一次蓋革放電的終止過程是來自正離子，而正離子的產生是在突崩時伴隨著電子的產生而來的，正離子的移動率遠低於自由電子，本質上，這些正離子是不動的，其不動的時間約為收集所有來自增值區域的自由電子。
當這這離子的濃度相當高的時候，陽極線周圍附近電場強度的大小會隨著正離子的存在而改變。
放射防护题
职业照射个人剂量限值适用于医疗照射;A 对B 错正确答案：错正确答案：对题目分数：1 得分： 0年龄小于16周岁的人员不得接受职业照射;A 对B 错正确答案：对题目分数：1 得分： 0佩戴个人剂量计可有效防止放射线对人体造成直接伤害;放射工作人员无权查阅、复印本人的职业健康监护档案;A 对B 错正确答案：错题目分数：1 得分： 0外照射个人剂量监测方法：活体测量、离体测量;A 对;A 对B 错正确答案：对题目分数：1 得分： 0核医学诊断用设备外照射场所监测GBZ 130—2013医用X射线诊断放射防护要求;A 对B 错正确答案：错题目分数：1 得分： 0B 错正确答案：对题目分数：1 得分： 0对于开放性同位素工作场所应选在常规操作的最大用量活度条件下进行;A 对B 错正确答案：对题目分数：1 得分： 0闪烁探测器,切伦科夫探测器,热释光探测器等属于发光型探测器;A 对B 错正确答案：对题目分数：1 得分： 0190N型中子巡测仪属于中子辐射剂量测量仪;A 对A 对B 错正确答案：错题目分数：1 得分： 0单选题带电粒子与物质相互作用,可以让物质原子被电离或激发,原子退激发所发射的可用作核素识别;A 俄歇电子B 特征γ射线C 康普顿电子下列数字中,有可能是组织权重因子WT的是： ;A 0.12B 10C 20D 05正确答案：0.12题目分数：2 得分： 0原子核所带电性为： ;C 是一种用来测量每个受射照射的工作人员在工作时所受照射剂量的仪器D 是一种可防止辐射对人体造成直接伤害的防辐射仪器正确答案：是一种用来测量每个受射照射的工作人员在工作时所受照射剂量的仪器题目分数：2 得分： 0在正常本底地区,天然辐射源对成年人造成的平均年有效剂量约为 ;A 20mSvB 24mSvC 5mSvD 50mSv15 一个人受到的总的辐照是 ;A 内照射的量减去外照射的量B 外照射的量减去内照射的量C 外照射的量加上内照射的量D 外照射与内照射的平方和正确答案：外照射的量加上内照射的量题目分数：2 得分： 0对核设施的批准方式应采取: ;D 中子正确答案：中子题目分数：2 得分： 0当量剂量的SI单位名称的符号;A SvB radC GyD rem正确答案：GyA 2B 3C 4D 1正确答案：2题目分数：2 得分： 0放射工作单位应当安排本单位的放射工作人员接受个人剂量监测,外照射个人剂量的监测周期一般为天,最长不应超过天;A 30,90D 5正确答案：4题目分数：2 得分： 2一个人受到的总的辐照是 ;A 内照射的量减去外照射的量B 外照射的量减去内照射的量C 外照射的量加上内照射的量正确答案：外照射的量加上内照射的量题目分数：2 得分： 0B 25cm2C 20cm2D 100cm2正确答案：100cm2题目分数：2 得分： 0应当按照有关规定配戴个人剂量计;A 患者B 公众C 受检者Hp3,适用于体表下3mm深处的器官或组织,多用于 ;A 皮肤B 眼晶体C 胸部D 腹部正确答案：眼晶体题目分数：2 得分： 2Hp007,适用于体表下007mm深处的器官或组织,多用于 ;C 每半年D 每三个月正确答案：每两个月题目分数：2 得分： 2对于开放型同位素工作场所, 是评价工作场所防护优劣的重要手段之一;A 个人剂量监测B 漏射线检测C 设备防护性能检测D 表面污染的监测外照射场所监测GBZ 120-2006 临床核医学放射卫生防护标准;A DR机B 核医学诊断用设备C 介入放射学用设备D 电子加速器正确答案：核医学诊断用设备题目分数：2 得分： 0外照射场所监测GBZ 130—2013医用X射线诊断放射防护要求;A DR机正确答案：一次题目分数：2 得分： 2探测器均有一定的 ,因此在测量时应使探测器的监测面垂直于放射的入射方向;A 对称性B 角度性C 方向性D 适应性正确答案：方向性题目分数：2 得分： 0A 05mB 1mC 15mD 2m正确答案：1m题目分数：2 得分： 2外照射监测对于工作场所外的屏蔽泄露监测一般为离屏蔽墙门面处测量;A 20cmB 25cm题目分数：2 得分： 0选择测量仪器时应尽量选择能量响应好,能响系数接近的仪器;A 0B 1C 2D 3正确答案：1题目分数：2 得分： 0C 电离型探测器D 热释光探测器正确答案：电离型探测器题目分数：2 得分： 2是中子巡测仪 ;A 451P型巡测仪B FH752型巡测仪C AT1123型X-γ剂量仪D 9DP P型巡测仪个人剂量监测不包含下列哪项内容;A 外照射个人剂量监测B 表面污染监测C 内照射个人剂量监测D 皮肤污染监测正确答案：表面污染监测题目分数：2 得分： 2是指为估算和控制公众、放射诊疗职业人员、患者或受检者、陪同人员或探视人员所受放射剂量而进行的测量,它是放射防护的重要组成部分;。
近代物理实验习题答案
近代物理实验习题答案文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]《近代物理实验》练习题参考答案 一、 填空1、核物理实验探测的主要对象是核衰变时所辐射的射线、射线和中子。
因为这些粒子的尺度非常小，用最先进的电子显微镜也不能观察到，只能根据射线与物质相互作用产生的各种效应实现探测。
2、探测器的能量分辨率是指探测器对于能量很接近的辐射粒子加以区分的能力。
用百分比表示的能量分辨率定义为：％峰位置的脉冲幅度宽度最大计数值一半处的全1000V V ⨯∆=R 。
能量分辨率值越小，分辨能力越强。
3、射线与物质相互作用时，其损失能量方式有两种，分别是电离和激发。
其中激发的方式有三种，它们是光电效应、康普顿效应和电子对效应。
4、对于不同的原子，原子核的质量 不同 而使得里德伯常量值发生变化。
5、汞的谱线的塞曼分裂是 反 常塞曼效应。
6、由于氢与氘的 能级 有相同的规律性，故氢和氘的巴耳末公式的形式相同。
7、在塞曼效应实验中，观察纵向效应时放置1/4波片的目的是 将圆偏振光变为线偏振光 。
8、射线探测器主要分“径迹型”和“信号型”两大类。
径迹型探测器能给出粒子运动的轨迹，如核乳胶、固体径迹探测器、威尔逊云室、气泡室、火花室等。
这些探测器大多用于高能核物理实验。
信号型探测器则当一个辐射粒子到达时给出一个信号。
根据工作原理的不同又可以分成气体探测器、闪烁探测器和半导体探测器三种，这是我们在低能核物理实验中最常用的探测器。
9、测定氢、氘谱线波长时，是把氢、氘光谱与铁光谱拍摄到同一光谱底片上，利用线性插值法来进行测量。
10、在强磁场中，光谱的分裂是由于能级的分裂引起的。
11、原子光谱是线状光谱。
12、原子的不同能级的总角动量量子数J不同，分裂的子能级的数量也不同。
13、盖革－弥勒计数管按其所充猝灭气体的性质，可以分为①有机管和②卤素管两大类。
坪特性是评价盖革－弥勒计数管的重要特性指标。
包括起始电压、坪长、坪斜等。
盖革米勒计数器实验报告
近代物理实验报告指导教师：得分：实验时间： 2009 年 10 月 22 日，第九周，周四，第 5-8 节实验者：班级材料0705 学号 200767025 姓名童凌炜同组者：班级材料0705 学号 2007670 姓名车宏龙实验地点：综合楼 507实验条件：室内温度℃，相对湿度 %，室内气压实验题目：盖革-米勒计数器实验仪器：（注明规格和型号）圆柱形γ计数管一支，自动定标器一台（带高压电源），示波器一台，137Cs放射源一枚。
实验目的：1.掌握盖革-米勒计数器的结构、原理、使用方法2.验证核衰变的统计规律，熟悉放射性测量误差的表示方法实验原理简述：1.计数管的构造与工作原理GM计数管有圆柱形和钟罩型两种，其共同结构为圆筒状的阴极和装在轴线上的阳极丝共同密封在玻璃管内而成。
管内通常充有约10kpa的惰性气体及相应的猝熄气体。
当带电粒子进入计数管的灵敏区域时，将引起管内气体的电离，电力产生的电子在电场加速下向阳极运动，一方面因电场加速获得能量，一方面又因与气体分子碰撞而损失能量。
在充有猝熄气体的计数管中，这些光子大部分将被猝熄气体所吸收，因而达不到阴极，但却会逐步沿铅丝极方向扩展并产生新的电子（光电作用），这些电子又会进一步产生雪崩式的放电。
当电子到达阳极的时候，因为正离子移动的很慢，基本上没有移动能力，从而形成了围绕着丝级的正离子鞘。
由于放电后电子中和了阳极上的一部分电荷， 使得阳极电位降低， 随着正粒子向着阳极运动， 高压电源便通过电阻R 向计数管充电， 使得阳极电位回复， 在阳极上变得到一个负的脉冲电压。
这个负的脉冲电压， 便起到了计数的显示作用。
2. 计数管的特性2.1 坪特性——包括起始电压、 坪长、 坪斜等 当射入计数管的粒子数目不变时， 改变计数管两级之间所加的高压值， 发现由定标器测得的计数率有变化， 如图所示的曲线。
在这个图中， V0称为起始电压， ΔV=V2-V1称为坪长， 在坪区内， 电压每升高1V 是， 计数率增加的百分数称为坪斜， 由公式表示为%100*)(12112V V n n n k l --=坪特性曲线反映了计数管的性能， 所以使用前必须对它进行测量。
盖革-弥勒计数管及核衰变的统计规律实验报告
改革-弥勒计数器及核衰变的统计规律姓名：学号：一、实验目的了解盖革-弥勒计数器的结构、工作原理、性能、特性，学会其使用方法。
掌握核衰变的统计规律。
二、实验仪器G-M计数器，β粒子放射源，脉冲示波器三、实验原理（一）盖革-弥勒计数的工作原理结构：原理：盖革弥勒计数器（G-M计数器）是射线气体探测器中应用最广泛的一种，主要测量ß射线和γ射线的强度。
它由G-M计数管，高压电源，定标器三部分组成。
高压电源为计数管提供工作电压，计数管在射线作用下产生脉冲，定标器则来记录计数管输出的脉冲数。
玻璃管内有圆筒状阴极，在阴极对称轴上装有丝状阳极。
先将管内抽成真空，再冲入一定量惰性气体和少量猝灭气体（卤素或有机物）。
ß形和γ形不同在于钟罩下是云母片，因为ß射线穿透力低，为提高探测效率采取的措施。
使用G-M计数器测量时，两极间形成柱状轴对称电场。
射线进入，引起气体电离，所产生电子就向阳极移动，在阳极附近与气体分子发生打出次级电子的碰撞，电子同样向阳极移动。
引起“雪崩”放电。
将产生大量紫外光光子，引起全管放电。
大量电子移动到阳极被中和。
大量正离子由于质量大，移动缓慢，在阳极附近形成正离子鞘。
可将计数器看作电容器，使阳极得到一个负的脉冲。
电源高，波幅大：电阻高，脉冲宽。
（二）计数管的特性开始输出小，计数器示零，电压超过某一值时，定标器开始计数，此时电压Va 为阈电压。
随着脉冲幅度升高，计数率迅速增加，升到Vb 时，只要产生一个离子对，就能引起全管雪崩放电。
进一步升高，只能提高幅度，不能增加个数，直到Vc ，称为坪区。
Vc-Vb 为坪长度。
坪斜]%100[)(2212121每伏特⋅-⋅+-=V V n n n n ε，表示为电压升高1伏计数率的相对增加量。
（三）核衰变的统计规律及测量数据的处理 1、衰变规律：对大量核而言，其衰变遵从统计规律，有衰变定律-λλ0(t)e N =N其中t 表示时间，N0为t=0时刻的放射性核数，N(t)为t 时刻的放射性核数，λ称为衰变常数。
盖革一米勒计数管的特性及放射性衰变的统计规律
盖革一米勒计数管的特性及放射性衰变的统计规律盖革一米勒计数管是一种用于测量放射性物质活度的仪器。
其特性与放射性衰变的统计规律密切相关。
下面将详细介绍盖革一米勒计数管的特性及放射性衰变的统计规律。
盖革一米勒计数管是由法国物理学家盖革和德国物理学家米勒在1913年发明的。
它是一种形如圆柱的金属壳，在其中装有一个压低的臭氧气体。
在管壳的中心沿着一条垂直的轴线上插入一个细管，细管两端开口。
当放射性粒子通过细管时，会将小部分气体离子化。
气体离子受电场作用，向电极移动，产生电流。
电流被放大并记录，由此可测出放射性物质的活度。
盖革一米勒计数管的工作原理基于放射性衰变的特性。
放射性元素会自行衰变，释放出粒子或辐射能。
放射性衰变的过程是随机的，不可预测。
因此，在一定时间内，放射性元素发生衰变的数量是随机的，服从泊松分布。
泊松分布是一种描述随机事件发生次数的概率分布函数。
它与时间和平均事件发生率有关。
具体来说，放射性元素发生衰变的平均速率称为活度（单位为贝克勒尔），而发生k次衰变的概率可以用泊松分布的公式P(k)来表示：P(k) = (λt)^ke^(-λt)/k!其中，λ是单位时间内发生的平均次数，t是时间，k是具体的发生次数。
泊松分布的均值和方差都等于λt。
由于放射性衰变是随机的，所以盖革一米勒计数管测量的结果也是有误差的。
这个误差可以用统计分析来描述。
假设在一连续多个独立的时间间隔内，放射性元素发生衰变的平均速率始终不变。
则在每个时间间隔内，衰变次数服从泊松分布。
因此，如果测量n个时间间隔，每个时间间隔的测量结果都可以采用泊松分布来描述。
这些结果的总和也是服从泊松分布的。
根据泊松分布的性质，其标准差为平均值的开方。
因此，盖革一米勒计数管的误差与时间间隔的开方成反比，即误差随时间间隔的增加而减小。
综上所述，盖革一米勒计数管的特性与放射性衰变的统计规律密切相关。
该仪器利用放射性元素的随机衰变来测量其活度，并根据泊松分布的特性来描述衰变次数的随机性和误差的大小。
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东北师范大学远程与继续教育学院
（网络教育）
实验报告
学习中心：通榆县职业教育中心奥鹏学习中心专业名称：物理学
课程名称：近代物理实验*
学号：201106988253
姓名：李大新
2 0 1 4 年8 月17日
报告正文
阳极附近的电场随着正离子鞘的形成而逐渐减弱，
停止。
此后，正离子鞘在电场作用下慢慢移向阴极，由于途中电场越来越弱，只能与低电离电位的猝灭气体交换电荷，之后被中和，使正离子在阴极上打不出电子，从而避免了再次雪崩。
在雪崩过程中
受激原子的退激和正负离子的复合而发射的紫外光光子也被多原子的猝灭气体所吸收。
这样
是存在的。
若相继进入计数管的两个粒子的时间间隔小于分辨时间，第二个粒子就会漏记，实测计数率
需对测量结果作漏计数校正。
设n为单位时间内进入G-M管的平均粒子数
2
cm／g）。
整段曲线的描绘
中间段坪曲线的拟合结果说明：Linear model Poly1:
高斯分布实测图
Normal
Log likelihood: -15923.4
-Inf < y < Inf
25.1601
高斯分布理论图
1 0 3 3 1 0 1 3
2 2 1 1
3 2 2 3 2 1 3 3 3 1 1 0 3 0
4 2 1 2 1 3 1
5 1 1 0 3 1 2 4 2 0 1 1
泊松分布实测图
结果说明：Distribution: Poisson
Log likelihood: -1021.68
Domain: 0 <= y < Inf
Mean: 2.61779
Variance: 2.61779
泊松分布理论图。