实验二坪曲线的测定

学生：学号：同组：

一、实验目的

1. 了解计数管和定标器的工作原理和使用方法

2. 掌握G-M计数管的坪曲线的测定方法及正确选择工作电压

二、实验原理

要知道放射性的活度，可以用一些简单的仪器测量。G-M计数管（盖革计数管）和定标器，再加上铅室和放射源托架等，是常用的一套简单测量的装置。根据计数管的装置可知，在单位时间内定标器记录下的脉冲数能够代表同时间内进入计数管的粒子数，再通过定标器测量到的脉冲可以换算成放射性的活度。

本实验中的计数管的正极（金属丝）和负极（圆筒形金属）被封在充有有机气体的圆筒内。当电源电压升高到某一定值，此时若有粒子射入计数管内，即使是单个粒子也能造成管内气

体电离，瞬间产生大量电子，从而产生脉冲电压。该脉冲电压输入到定标器的“放大成形级”，被改造成“定标级”所需的形状和大小，再输入到“定标级卤素管”，最后到显示部分显示出来。所以到单位时间内定标器记录下的脉冲数能代表同时间内进入计数管的粒子数，再通过定标器测量到的脉冲数可以换算成放射性活度。

G-M计数管按其猝灭机制可以分为靠外线路猝灭的非自灭计数管和靠管内猝灭气体猝灭的自灭计数管。目前普遍使用的自灭计数管，自灭计数管按其所充猝灭气体的性质，又可以分为充有机气体的有机管和充卤素气体的卤素管两类。

G-M计数管的工作特性，一般由它的阈电压、坪的长度、坪的坡度、死时间、寿命、计数效率和温度范围等因素来决定，它们的具体数值，一般与管的几何形状及充气的成分、性质、压力等有关。计数管在使用时应有低的工作电压，较大的电压工作区（坪长）、小的坪坡度、长的寿命，短的死时间，小的温度系数和高的效率等。

阈电压、坪的长度、坪的坡度可以通过计数管的坪曲线来确定，所谓计数管的坪曲线是在放射源活度不变（即进入计数管能引起电离放电的粒子数目不变）的情况下，脉冲计数率和计数管正负极间的电位差的相互关系的曲线，如下图：

G-M计数管的坪曲线

当电压升至V0时，计数管开始有脉冲输出；电压在V1和V2间时，计数率基本上保持不变；电压高于V2后，计数增加很快，进入连续放电

曲线上的A点对应的电压为计数管的阈电压，它的值与管内充气的成分、性质、压力及管的几何形状有关。BC点所对应的电位差（V2-V1）为坪的长度，除与上述因素有关外，如果管内猝灭气体用量适当，则它能有最佳值。此外，高温时的坪比低温时的长一些。再者，线路的负载电阻R越大，坪的长度会越长；但若考虑到死时间不能太长，则R不能用的太大。一般对于一个合理的计数管，坪的长度应不少于150V（指有机管）或50V（指卤素管）。坪的坡度是指在坪的范围内，电压每升高1V时计数率增加的百分数，它的成因主要是因为随着电压的升高，多次（假性）计数增加和计数管灵敏体积增大（末端效应）。允许一个合用的计数管，其坡度在0.01%-0.1%每伏的范围内波动。随着计数管使用时间的增长，猝灭物质的不断损耗，计数管的特性会不断改变，出现所谓衰老的象征：阈电压升高，坪长缩短，坪坡增加，且在越来越低的电压下出现多次放电等，导致坪从两端开始缩短。计数管的工作电压大约选定在接近坪的起端三分之一和二分之一坪长的地方。

三、仪器

G-M计数管、定标器、放射源（长寿命的）、铅室、有机玻璃架

四、实验步骤

1. 取一放射源，放在计数管支架的托盘上；

2. 打开定标器电源开关，让仪器预热3-5min；

3. 检验定标器是否完好；

4. 顺次打开“计数”和“高压”开关，缓慢转动高压细调旋钮，使电压逐渐增高，寻计数管的阈电压；

5. 到阈电压后，电压每升高10V，测量一次数据，每次测量时间为10s，每个计数重复测量三次，知道坪长测完为止；

6. 测量完毕后，将“高压”旋钮调至最低。然后依次关闭“高压”和“电源”开关。

五、实验数据处理

定标器型号：FH463A 测量时间: 2013.09.24

表一计数管坪曲线测定数据

电压/V	计数A			平均值	计数率 A/t
1340	55	57	61	57.67	5.77
1360	652	603	718	657.67	65.77
1380	1604	1642	1571	1605.67	160.57
1400	1784	1749	1818	1783.67	178.37
1420	1897	1911	1840	1882.67	188.27
1440	1895	1819	1889	1867.67	186.77
1460	1810	1864	1892	1855.33	185.53
1480	1838	1871	1800	1836.33	183.63
电压/V	计数A			平均值	计数率 A/t
1500	1876	1819	1927	1874.00	187.40
1520	1851	1825	1827	1834.33	183.43
1540	1809	1874	1856	1846.33	184.63
1560	1860	1842	1863	1855.00	185.50
1580	1862	1839	1887	1862.67	186.27
1620	1977	1983	1962	1974.00	197.40
1640	1965	1934	1961	1953.33	195.33
1660	2241	2075	2248	2188.00	218.80
1680	2231	2279	2008	2172.67	217.27

图一计数管的坪曲线

由表一数据和图一可得出以下结论：

1. 计数管的阈电压V0为1320V

2. 其坪长度为1640-1420=220V

3. 工作电压的选定范围为（1420+220/3）~（1420+220/2）V，

即1493~1530V

4. 根据坪的坡度的定义，计算坪的坡度：

（195.33-188.27）/（220*188.27）*100%=0.01%

5. 根据以上结论，最终选定的工作电压为1500V

六、问题讨论

1．当发现计数管连续放电时（即计数有突然增加的趋势时），为什么要立即降低电压？仅关闭定标器的“计数”开关是否可以？为什么？

答：气体放电时猝灭物质的分解会导致管中猝灭物质的损耗，因而连续放电可能使猝灭物质耗尽，管子报废。当发现计数管连续放电时，应立即减小电压，停止测量。

不能只关闭定标器的计数开关。此时高压仍存在并依然有粒子通过，从而使计数管内气体电离，同时损耗猝灭物质，因而没有达到保护计数管的目的。

2．计数管的工作电压为什么要选在大约接近坪的起端三分之一和二分之一坪长之间的地方？

答：因为随着计数管使用时间的增长，猝灭物质的不断损耗，计数管的特性会随之改变，出现所谓衰老的象征：阈电压升高，坪长缩短，坪坡增加，且在越来越低的电压下出现多次放电等，导致坪从两端开始缩短。如果工作电压过大或过小，随着坪长缩短都有可能超出坪的范围，甚至造成连续放电。因而计数管的工作电压应选定在接近中心的位置，大约选定在接近坪的起端三分之一和二分之一坪长的地方。

3．使用定标器与G-M计数管进行正确测量时应注意哪些问题？

（1）计数管的保护。最重要是要避免连续放电，如果发现计数管连续放电，应立即减小电压，停止测量。且在实际工作中测坪曲线时，常常只测至够用的一段，而不将整个坪测完。还要防止大的震动和避免不必要的计数，在不工作时最好不要使用放射源照射等。

（2）对于未使用过的计数管，坪曲线的测定应进行两次，且两次时间间隔为8-10小时。

（3）定标器的灵敏。如果定标器的灵敏度不够高，坪曲线会很短，计数管必须给出较大的脉冲才能引起计数，从而管内猝灭物质损耗量增加，缩短了计数管寿命。所以要使用灵敏度高的定标器或增加一个前级放大器。

（4）计数率稳定性和定标器的“预热”。高压的不够稳定是引起计数率不稳定的一个重要原因。如果是因为外电源的波动，可增用一台稳压器。长时间的间断性测量，最好保持整个线路开动着，但应使电压降至阈电压以下。

本文发布于:2024-09-21 22:03:14，感谢您对本站的认可！

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