刘同 10300720046 光信息科学与技术 合作者：廖捷 指导老师：殷立峰 乐永康 GM计数器工作特性 刘同 10300720046 光信息科学与技术 合作者：廖捷 指导老师：殷立峰 乐永康
概要 实验原理和实验仪器 仪器参数对信号的影响 引入微分电路对计数电路的改进 微分电路分析
实验原理 𝑹= 𝑲𝑰+𝒃 𝟏+(𝑲𝑰+𝒃)τ GM计数管，高压电源，定标器 1.辐射粒子使电极间气体电离，雪崩效应生成的 电子和正离子在电场作用下漂移。 2.正离子质量大，运动速率慢，在阳极形成正离 子鞘，使放电终止。 3.恢复到可以放电——死时间Td 脉冲幅度增大到可以被记录——分辨时间τ 死时间造成漏计数！ 单位时间理论计数N，实际计数R满足关系：N-R=NRτ N, I线性相关：N=kI+b 盖革弥勒计数器，核辐射探测器，测定辐射粒子的数目 𝑹= 𝑲𝑰+𝒃 𝟏+(𝑲𝑰+𝒃)τ 图1引自《近代物理实验补充讲义》——复旦大学物理教学实验中心
实验装置
X光机： U=19.1kV I=0.25mA 电源电压527V 放大倍数7 采样电阻25kΩ 采样电阻 放大倍数 电源电压 电源电压：416，527Vdc 放大倍数：2.5，10.5，50.5 放大倍数 电源电压
微分对计数电路输出的影响 对记录3次某电流对应的计数率取平均： R= 𝐾𝐼+𝑏 1+(𝐾𝐼+𝑏)τ 无微分时：τ≈268μs 图1引自《GM计数管工作特性研究和计数电路改进》——复旦大学物理教学实验中心
微分电路 引进微分电路后 τ≈84μs 图2引自《GM计数管工作特性研究和计数电路改进》——复旦大学物理教学实验中心
对比 计数率变化 黑：DIV=6 红：未微分 引进微分电路后，不再产生信号交叠。 黄：仅放大未微分；脉冲较宽，计数率高时相邻信号重叠，造成漏计数。 蓝：放大后经微分（微分时间常数=5）；宽度减小。
微分电路 𝑽 𝟎 =−𝑹𝑪 𝒅𝑽𝒊 𝒅𝒕 输出的尖脉冲波形与RC有关，RC越小，尖脉冲波形越尖，同时信号幅度越小。 DIV=6~4：几乎相同 漏计数多 引用自《模拟电子学基础》
DIV=0.5 DIV=1 DIV=2 DIV=4 DIV=5 DIV=6
总结 微分电路可把信号转换为尖脉冲波，RC常数影响分辨时间。 微分电路使信号宽度变窄，不再产生交叠，有效减少漏计数。 微分时间常数越大，信号幅度越大且越宽。
感谢乐永康老师 ，殷立峰老师，廖捷同学。 参考资料： 1.戴道宣.近代物理实验.高等教育出版社,2006. 2.复旦大学物理教学实验中心.近代物理实验补充讲义 3.复旦大学物理教学实验中心.计数管工作特性研究和计数电路改进 4.陈光梦.模拟电子学基础,2005
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