【实验目的】
测量本底计数率,掌握G-M传感器的基本使用方法。
【实验原理】
本底计数率产生的原因是穿透大气层到地面的宇宙射线(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。本底计数率的主要来源是宇宙射线,其余的还有地壳中的放射性物质、建筑材料、食物与动植物及其它。
【实验器材】
思迈Prodigy Lab 数据采集器、G-M传感器、计算机、教学放射源。
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。普通汽车纱罩是用浸过具有硝酸钍Th(NO3)4(具有微弱放射性)的茔麻做成的。汽灯纱罩灼烧后的灰烬含有99%的二氧化钍Th
O2。实验时可将汽车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炒罩放在纸袋中作为微弱放射源使用。
【实验装置图】
【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,也显示很低的计数率,此为本底计数率。
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
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。此时的计数率减去本底数,就是该放射源的计数率。
5.使用汽灯纱罩做放射源,可发现计数率大大降低,但仍高于本底计数率。由此可见,威尔逊云室配套放射源的放射性明显高于汽灯纱罩。
6.让学生对随身物品,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.将汽车纱罩灰烬作为放射源,分别置于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。
8.总结:“远离放射源”是防辐射的最有效方法。
9.将威尔逊云室配套放射源置于G-M传感器10~15cm处,依次将铁板、铜板、铅板插入放射源与传感器之间,并测出各自的计数率。
实验表明:当插入铅板时,计数率明显降低,说明铅对放射经有屏蔽作用。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。
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