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G-M计数器应用►实验原理本底计数率产生的原因是穿透大气层到达地面的宇宙射线(β和γ射线),以及地壳中的少量放射性物质激发G-M计数管产生的脉冲。本底计数率的来源见图102。正常情况下,本底计数率约为30c/min左右(上海地区数据)。►实验器材朗威®DISLab、G-M传感器、DISLab教学放射源(图103)、计算机。常用教学放射源包括威尔逊云室配套放射源和汽灯纱罩。威尔逊云室配套的放射源是226Ra,其表面有一层保护膜,使用可靠、安全。普通汽灯纱罩是用浸过具有硝酸钍Th(No3)4(具有微弱放射性)的苎麻或涤纶长丝做成的。汽灯纱罩灼烧后的灰烬含有99%的二氧化钍ThO2。实验时可将汽灯纱罩的灰烬用胶水粘合在火柴梗上,使之成为一个球状放射源。也可以直接将未经灼烧的纱罩放在纸袋中作为微弱放射源使用。DISLab教学放射源采用的是汽灯纱罩原料,并进行了妥善封装。其安全性已接受上海市辐射环境监督检验所的检测。►实验装置如图104。►实验过程与数据分析(1)将G-M传感器接入数据采集器,可以观察到即使附近没有放射源,也图104G-M计数器应用实验装置图103DISLab教学放射源显示很低的计数率,此为本底计数率(图105);(2)由实验可见,在实验环境固定的情况下,每一分钟的计数率都各不相同。但经过统计分析发现,本底计数率呈现围绕一个平均值涨落的特征。可见导致计数率产生的放射性现象存在随机性,这也是放射性衰变的重要特征。(3)将G-M传感器接入数据采集器,测量一组本底计数率;(4)将威尔逊云室配套的放射源放置在距G-M传感器约10cm处,可以发现计数率比本底数显著增加(图106)。此时的计数率减去本底数,就是该放射源的计数率;(5)改用DISLab教学放射源,可发现计数率大大降低,但仍高于本底计数率(图107)。由此可见,威尔逊云室放射源的放射性明显高于DISLab教学放射源;移动光标,自动提示某分钟的计数率平均计数率:1340÷71=18.9cpm图105本底计数率测量结果(6)在此基础上,教师可鼓励学生针对他们所感兴趣的随身物品进行测量,如手机、手表、计算器等等,此举有助于学生强化放射性普遍存在的概念,了解安全的辐射范围,掌握放射性测量的基本手段。(7)将DISLab教学放射源分别置于距G-M传感器4cm、8cm、12cm处,各测5分钟,计算其平均计数率,可知计数率随着距离的增加而降低(图108)。(8)总结:“远离放射源”是防辐射的最有效办法。(9)尝试使用相同厚度的铁板、铜板、铅板对放射源进行屏蔽。实验表明:当在放射源与G-M传感器之间插入铅板时,计数率明显降低,说明铅对放射线的屏蔽作用较强。铅板越厚,屏蔽作用越大,当铅板具有一定厚度时,计数率可接近本底数,即对放射线完全屏蔽。图106威尔逊云室配套放射源的计数率图107汽灯纱罩的计数率距离4厘米距离8厘米距离12厘米图108计数率随距离增加而减小
本文标题:G-M计数器应用实验
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