廖捷 103007200452012.12.25

G-M 计数器特性研究

GM 计数管结构和原理

原先的实验电路及现象

改进后的实验电路

改进前后计数率变化

目录

GM 计数管的结构

引自《近代物理实验补充讲义》

惰性气体

高压电源加载至阳极

柱状对称的电场

阳极附近电场最强

GM 计数管的基本原理

气体电离

雪崩放电

输出脉冲死亡时间

引自复旦大学物理教学实验中心

实验仪器

改变 X 放射源电流

计数率 R~I

原先的实验电路结果

Uhv=522VG=7R=25KΩUx=19.1KV

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0

500

1000

1500

2000

2500

R/HZ

I/mA

为什么会出现非线性？

正离子鞘减弱电场

正离子到达阴极

向阴极扩散

恢复时间 tr

到达某一半径 R0 刚好引起放电

脉冲能引起计数

死亡时间 td

分辨时间 τ

分辨时间 τ 引起了漏记！

漏记修正

单位时间内

记录 m 次， 每次计数后 τ 时间内发生漏记

实际应计数 n 次

原先的实验电路结果拟合

得到分辨时间：

τ=268.1μs

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0

500

1000

1500

2000

2500

R/H

z

I/mA

Equation y=(k*x+b)/(1+(k*x+b)*tao)

Adj. R-Squar 0.99826

Value Standard Erro

E k 13420.2216 254.42339

E b -104.76008 17.72731

E tao 2.68096E-4 3.69574E-6

GM 计数器分辨时间

RC 弛豫过程

RC 充电曲线 RC 放电曲线

改变负载电阻（ RC ）

R=25KΩ R=100KΩ

微分电路的作用

引自《模拟电子技术基础》

输出的尖脉冲波形的宽度与 R*C有关， R*C 越小，尖脉冲波形越尖，反之则宽。

实验电路改进

微分处理后的结果

得到分辨时间：

τ=83.6μs

Uhv=522VG=7R=25KΩUx=19.1KVDIV=6

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

R/H

z

I/mA

Equation y=(k*x+b)/(1+(k*x+b)*tao)

Adj. R-Squa 0.99977

Value Standard Err

B k 11022.240 88.23921

B b -16.13376 8.32164

B tao 8.36291E-5 1.52934E-6

改进前、后的计数率变化

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

R/H

z

I/mA

分辨时间减小：

τ =268.1μs

τ’=83.6μs

在高计数率情况下

相性关系良好

改进前、后的计数率变化

改变微分常数的变化

总结

前置电路的 RC 常数影响了分辨时间

引入微分电路，减小了分辨时间，改善计数特性

微分常数越小，信号越窄，幅度越小

计数阈值很有可能不是 0.6V

廖捷 103007200452012.12.25

谢谢观看！