G-M计数管的工作原理
G-M计数管工作原理 盖革-弥勒（G-M）计数器是气体探测器的一种，用来测定射线强度，即单位时间的粒子数目。它由G-M计数管、高压电源和定标器组成。G-M计数管按不同的测量需要，做成各种不同的形状。常见的G-M计数管，是在一密封的玻璃管内，中心张紧一根钨丝作为阳极，紧贴玻璃管的内表面装一金属圆筒作为阴极。管内充以约10cm汞柱气压的惰性气体，如氩气或氖气。G-M管工作时，阳极上的直流高压由高压电源供给，于是在计数管内形成一个柱状对称电场．带电粒子进入计数管，与管内气体分子发生碰撞，使气体分子电离即初电离（γ粒子不能直接使气体分子电离，但它在阴极上打出的光电子可使气体分子发生电离）．初电离产生的电子在电场的加速下向阳极运动，同时获得能量，当能量增加到一定值时，又可使气体分子电离产生新的离子对，这些新离子对中的电子又在电场中被加速再次发生电离碰撞而产生更多的离子对．由于阳极附近很小区域内电场最强，则此区间内发生电离碰撞几率最大，从而倍增出大量的电子和正离子，这个现象称为雪崩．雪崩产生的大量电子很快被阳极收集，而正离子由于质量大、运动速度慢，便在阳极周围形成一层“正离子鞘”，阳极附近的电场随着正离子鞘的形成而逐渐减弱，使雪崩放电停止．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．而且在雪崩过程中，由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，一个粒子入射就只能引起一次雪崩． 计数管可看成是一个电容器，雪崩放电前加有高压因而在两极上有一定量的电荷存在，放电后电子中和了阳极上一部分电荷，使阳极电位降低，随着正离子向阴极运动，高压电源便通过电阻R向计数管充电，使阳极电位恢复，在阳极上就得到一个负的电压脉冲．因此，一次雪崩放电就得到一个脉冲，即一个入射粒子入射只形成一个脉冲，脉冲幅度的大小由高压电源电压和电阻R决定，与入射粒子的能量和带电量无关．
盖革（G-M）计数管
盖革计数管或称盖革-缪勒计数管，简称G-M计数管。在以气体电离为基础的各类探测器中，G-M计数管历史悠久，性能突出。至今仍是放射性测量和剂量测量中常用的探测器。G-M计数管按形状有圆柱形和钟罩形；按内充气体可分为有机计数管和卤素计数管；按用途可分为γ计数管，β计数管。（一）工作原理圆柱状G-M计数管，中间阳极为金属细丝，以金属圆筒为阴极，如图4-2-7所示。一般是阳极和阴极都密封在玻璃管内，或者阴极以导电物质（SnCl2）镀于玻璃管内壁。内充惰性气体，主要是氖、氩气体，以及少量猝灭气体，主要是有机气体或卤素气体。图4-2-7 G-M计数管的结构当计数管阳极和阴极之间加有电压，在雪崩放电区工作（见图4-2-1），当射线或带电粒子入射引起电离，则电离电子在强电场中得到动能而加速移向阳极，和途中原子或分子发生碰撞时，又使原子或分子电离，如此延续增殖。这种雪崩式气体电离放大作用主要发生在电场极强的阳极附近周围。阳极收集的总电荷数为常数，与入射线能量无关。此外，电子运动与气体分子弹性碰撞，使分子激发，退激时放出光子。这个光子与阴极和分子作用，将产生光电效应，放出的光电子又可形成新的电离增殖；而且光子可能向各个方向射出，在计数管内瞬间引起多处电离，直至覆盖整个阳极，电子很快被阳极收集。而在极短时间内，阳极周围被滞留的正离子包围，形成一个正离子鞘，使阳极附近电场减弱到不能产生新的电离增殖；一次气体电离，放大增殖过程暂时停止。此后随着正离子鞘向阴极靠近，阳极附近电子增殖区电场强度逐渐恢复。正离子在运动中也得到加速，能与阴极产生光电效应，打出电子，会连续循环放电不已。作为探测器应当是每个粒子入射只产生一次放电，输出一个脉冲信号。因此在计数管中加入少量猝灭气体，阻止正离子在阴极上打出新的光电子。猝灭气体一般是两种：一种是有机气体，如酒精、石油、醚等；另一种是卤素气体，如溴、氯等。以充氩计数管内加入10%酒精为例说明猝灭过程：因为酒精分子的电离电位为11.3V比氩的电离电位15.8V要低，当氩正离子向阴极迁移过程中与酒精分子碰撞发生电荷转移，使氩离子变为氩原子，酒精分子变为正离子，多余的能量以紫外光子形式放出，被酒精分子吸收电离。经过多次碰撞，最后到达阴极的几乎全是酒精离子，而酒精离子在阴极表面拉出电子，中和后处于激发态，使酒精大分子分解，消除了氩正离子向阴极迁移，使一次放电后得以猝灭。保证了G-M计数管的正常工作。酒精大分子的不断分解消耗，说明G-M计数管是有使用寿命的。一般有机计数管约为108计数，卤素计数管因卤素有重新复合能力，寿命较长约为1010计数。（二）G-M计数管特性1.分辨时间一个粒子入射G-M计数管引起放电，同时形成正离子鞘使阳极周围增殖区的电场减弱到阈值以下。这时有粒子入射，即使形成离子对，但由于电子得不到应有的能量，难有气体放大作用。随着正离子鞘向阴极迁移，阳极周围电场逐渐恢复，如图4-2-8所示，直到电子能形成雪崩放电为止，这段时间称为死时间tD。在此时间内粒子入射不能产生脉冲信号。在tD之后入射粒子产生脉冲信号，由于电场强度不高，脉冲幅度较小；随着电场恢复，脉冲幅度逐渐增大，直至正离子全部被收集，脉冲信号恢复到原先幅度。这所需的时间，称恢复时间tR。计数管的分辨时间是指计数管一次计数后恢复到能再次计数的时间间隔，它与仪器的甄别阈VD有关。G-M计数管形状和工作电压不同，分辨时间一般为100～300 μs。分辨时间过长是G-M计数管的主要缺点。图4-2-8 G-M计数管死时间和图4-2-9 G-M计数管的坪曲线2.G-M计数管的坪曲线G-M计数管两极所加电压与固定放射源计数率的关系曲线，如图4-2-9所示，称为计数管的坪曲线。曲线中部自B至C段，随着电压由VB升至VC计数率增加不多。因此称VB-VC为坪长，计数率nB到nC的坪斜为η：核辐射场与放射性勘查由于计数管内放电猝灭不完全以及杂质等造成假脉冲，随电压升高计数率增大。视工作需要，可以选择坪区较长，坪斜较小的G-M计数管（表4-2-2）。工作电压一般选在坪前1/3～1/2范围。
盖革计数器 需要注意什么
中文名称：盖革-米勒计数器 英文名称：Geiger-M黮ler counter;GM counter 其他名称：盖革计数器 定义：一种专门探测电离辐射(α粒子、β粒子、γ射线)强度的记数仪器。由充气的管或小室作探头，当向探头施加的电压达到一定范围时，射线在管内每电离产生一对离子，就能放大产生一个相同大小的电脉冲并被相连的电子装置所记录，由此测量得单位时间内的射线数。 应用学科：生物化学与分子生物学（一级学科）；方法与技术（二级学科） 以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 百科名片
盖革-米勒计数器 一种专门探测电离辐射(α粒子、β粒子、γ射线)强度的记数仪器。由充气的管或小室作探头，当向探头施加的电压达到一定范围时，射线在管内每电离产生一对离子，就能放大产生一个相同大小的电脉冲并被相连的电子装置所记录，由此测量得单位时间内的射线数。
目录
英文 介绍 盖革计数器 构造及原理 历史 编辑本段英文 Geiger-Müller counter 编辑本段介绍 气体电离探测器。是H.盖革和P.米勒在1928年发明的。与正比计数器类似，但所加的电压更高。带电粒子射入气体，在离子增殖过程中，受激原子退激，发射紫外光子，这些光子射到阴极上产生光电子，光电子向阳极漂移，又引起离子增殖，于是在管中形成自激放电。为了使之能够计数，计数器中充有有机气体或卤素蒸气，能吸收光子，起到猝熄作用。盖革-米勒计数器优点是灵敏度高，脉冲幅度大，缺点是不能快速计数。1908年，德国物理学家盖革（Hans Wilhelm Geiger,1882-1945）（左图）按照卢瑟福（E. Ernest Rutherford，1871～1937）的要求，设计制成了一台α粒子计数器。卢瑟福和盖革利用这一计数器对α粒子进行了探测。 1909年盖革和马斯登（Ernest Marsden，1889-1970）在实验中发现α粒子碰在金箔上偶尔会发生极大角度的偏折。卢瑟福对这个实验的各种参数作了详细分析，于1911年提出了原子的有核模型。 从1920年起，盖革和德国物理学家米勒（E. Walther Muller，1905-1979）对计数器作了许多改进，灵敏度得到很大提高，被称为盖革-米勒计数器，应用十分广泛。 盖革-米勒计数器是根据射线能使气体电离的性能制成的，是最常用的一种金属丝计数器。两端用绝缘物质封闭的金属管内贮有低压气体，沿管的轴线装了金属丝，在金属丝和管壁之间用电池组产生一定的电压（比管内气体的击穿电压稍低），管内没有射线穿过时，气体不放电。当某种射线的一个高速粒子进入管内时，能够使管内气体原子电离，释放出几个自由电子，并在电压的作用下飞向金属丝（上图）。 这些电子沿途又电离气体的其它原子，释放出更多的电子。越来越多的电子再接连电离越来越多的气体原子，终于使管内气体成为导电体，在丝极与管壁之间产生迅速的气体放电现象。从而有一个脉冲电流输入放大器，并有接于放大器输出端的计数器接受。计数器自动地记录下每个粒子飞入管内时的放电，由此可检测出粒子的数目。 1937年盖革和物理学家席勒（Leo Szilard，1898-1964）（右图）用九个盖革-米勒计数器排成一个环形，测定了宇宙射线的角分布。 盖革-米勒计数器是核物理学和粒子物理学中不可缺少的探测器，至今仍然是实验室中敏锐的“眼睛”（左图）。 编辑本段盖革计数器 盖革计数器。图中左下角的黑色管是其探测器——盖革管。 盖革计数器的原理图盖革计数器（Geiger counter）又叫盖革-米勒计数器 （Geiger-Müller counter），是一种用于探测电离辐射的粒子探测器，通常用 于探测α粒子和β粒子，也有些型号盖革计数器可以探测γ射线及X射线。 编辑本段构造及原理 盖革计数器是根据射线对气体的电离性质设计成的。其探测器（称“盖革管”） 的通常结构是在一根两端用绝缘物质密闭的金属管内充入稀薄气体（通常是掺 加了卤素的稀有气体，如氦、氖、氩等），在沿管的轴线上安装有一根金属丝 电极，并在金属管壁和金属丝电极之间加上略低于管内气体击穿电压的电压。 这样在通常状态下，管内气体不放电；而当有高速粒子射入管内时，粒子的能 量使管内气体电离导电，在丝极与管壁之间产生迅速的气体放电现象，从而输 出一个脉冲电流信号。通过适当地选择加在丝极与管壁之间的电压，就可以对 被探测粒子的最低能量，从而对其种类加以甄选。 盖革计数器也可以用于探测γ射线，但由于盖革管中的气体密度通常较小，高能 γ射线往往在未被探测到时就已经射出了盖革管，因此其对高能γ射线的探测灵 敏度较低。在这种情况下，碘化钠闪烁计数器则有更好的表现。 编辑本段历史 盖革计数器最初是在1908年由德国物理学家汉斯·盖革和著名的英国物理学家卢 瑟福在α粒子散射实验中，为了探测α粒子而设计的。后来在1928年，盖革又和 他的学生米勒（Walther Müller）对其进行了改进[1]，使其可以用于探测所有 的电离辐射。 1947年，美国人Sidney H. Liebson在其博士学位研究中又对盖革计数器做了进 一步的改进[2]，使得盖革管使用较低的工作电压，并且显著延长了其使用寿命 。这种改进也被称为“卤素计数器”。 盖革计数器因为其造价低廉、使用方便、探测范围广泛，至今仍然被普遍地使 用于核物理学、医学、粒子物理学及工业领域。
具体参考 http://baike.baidu.com/view/323681.htm?subLemmaId=323681&fromenter=%B8%C7%B8%EF%BC%C6%CA%FD%C6%F7
什么是理工学科
理工 理工是一个广大的领域包含物理、化学、生物、工程、天文、数学及前面六大类的各种运用与组合。理工事实上是自然、科学、和科技的容合。在西方世界里，理工这个字并不存在；理工在英文解释里，是自然(Science)与科技(Technology)的结合。理工二字最早是1880年代，由当时的中国留学生从国外的Science和Technology翻译合成的。时至今日，但凡有人提起世界理工大学之最，人人皆推麻省理工学院。麻省之名蜚声海外，成为世界各地莘莘学子心向神往，趋之若鹜的科学圣殿。
[编辑] 理工领域包含
物理-研究大自然现象及规律的学问
化学-研究物质的性质、组成、结构和变化的科学
生物-研究有生命的个体
工程-应用科学和技术的原理来解决人类问题
天文-观察及解释天体的物质状况及事件为主的学科
数学-研究量、结构、变化以及空间模型的学科;被誉为“科学的语言”
什么是坪曲线
你说的是不是G-M计数器的坪曲线？
坪特性曲线:当射入计数管的粒子数目不变时,改变计数管两极间所加高压值,发现由定标器计得的计数率(单位时间内计数)。
放射性物质在核衰变时可放出三类辐射:带电粒子、不带电粒子、和电磁波.根据它们和物质相互作用的不同,可以探测各种不同特性的粒子,这是核物理探测技术的基础.探测核辐射的仪器有许多种,其中使用最早最广泛的是盖革一缪勒(Geiger-Muller)计数管,简称G-M管,是以盖革和缪勒两位科学家的名字命名的。
如何由坪曲线数据选定其工作电压
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。 1、 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。 2、 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。 3、 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”。 4、 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。 5、 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“110”； 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”。 6、 测坪曲线。选择一个电压，测一次计数。测完数据后，描点绘图。 7、 定工作电压。 8、 计算坪斜 数据处理 测量G-M计数管的坪曲线 起始电压0V= 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%100) (12112VVNNNT。 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) 0V和0V时的计数值、坪区开始时的电压和计数值、坪区结束时的电压和计数值很重要。事实上，只要有这三对值，就可以算出工作电压和坪斜。当需要绘出坪区的曲线图才需要所有数据。 思考题 （1） G-M管的坪曲线应怎样测量？如何由坪曲线数据选定其工作电压？ （2） 当发现计数管计数急骤增加时，为什么要立即降低电压？关上定标器计数开关是否可以？为什么？
