蓋革米勒計數管探測器

2009/11/11 21:50:00

蓋革-米勒計數器
　　Geiger-Müller counter
　　氣體電離探測器。是H.蓋革和P.米勒在(zài)1928年發明的。與(yǔ)正比計數器類似🖈
，但所加的(dí)電壓更高(gāo)

。帶電粒子射入氣體(tǐ)，在離子增(zēng)殖過程(chéng)中，受激(jī)
原(yuán)子退激(jī)🥨，發射紫外光子(zǐ)
，這些光子(zǐ)射到陰極上產生光(guāng)電子
，光電(diàn)子向陽極漂移，又引起離子增(zēng)殖，於是在管中形成自激放電🤒
。為了使之能夠計數(shù)
，計數器中充有有(yǒu)機氣體或鹵素蒸氣，能吸收(shōu)光子(zǐ)，起到猝(cù)熄作用🗠。蓋革(gé)-米(mǐ)勒計(jì)
數器優點是(shì)靈敏度高，脈衝幅度大🤫，缺點是不能(néng)快速計數。1908年🦥，德國物理學家蓋(gài)革（Hans Wilhelm Geiger,1882-1945）（左圖）按照(zhào)盧瑟福（E. Ernest Rutherford，1871～1937）的要求，設計製成了一台α粒子(zǐ)計數器。盧瑟(sè)福和蓋革利用這一計數器對α粒子進(jìn)行了探測(cè)😐。



　　1909年蓋革和(hé)馬斯(sī)登（Ernest Marsden，1889-1970）在實驗中發現α粒子(zǐ)碰在金箔上偶(ǒu)
爾會發生極大角度的偏(piān)折。盧瑟福(fú)對這個實驗的(dí)各種參數作(zuò)了詳細分析
，於1911年提出了原子(zǐ)的有核模型
。
　　從1920年起
，蓋革和德國物理學家米勒（E. Walther Muller，1905-1979）對計(jì)數器作(zuò)了許(xǔ)多改進，靈敏(mǐn)
度得到很大提高，被稱為蓋革-米勒計數(shù)器，應用(yòng)十(shí)分廣泛。
　　蓋革-米勒計數器是根據射(shè)綫(xiàn)能使氣(qì)體電離的(dí)性能製成的，是最常(cháng)用的一種金屬絲計數器。兩端(duān)用絕緣物質封閉的金屬(shǔ)管內貯有低壓氣體🦉，沿管的軸(zhóu)綫裝了金屬絲，在金屬絲和管壁之(zhī)間用電池組產生一(yī)
定的電壓（比管內氣體的擊穿電壓稍低），管內(nèi)沒有射綫穿過時，氣體不放電。當某種射(shè)綫的一個高速粒子進入管(guǎn)
內時，能夠(gòu)使管內氣體(tǐ)原子電離，釋放出幾個(gè)自由電子，並(bìng)在電壓的(dí)作用下飛向(xiàng)金屬(shǔ)絲（上圖）。 這(zhè)些電子沿途又電離氣體的(dí)其它原子(zǐ)
，釋(shì)放出更(gēng)
多的電子(zǐ)😒。越來(lái)越多的電子再接連電離越來越多的氣體原子
，終於使(shǐ)管內氣體成為導電體(tǐ)，在絲極與管壁之間產生迅速(sù)的氣體放電現象。從而有一個脈(mài)衝電流輸入放大器，並有(yǒu)接(jiē)於放大器(qì)輸出端(duān)的計數器接(jiē)受。計數器(qì)自動地記錄(lù)下每(měi)個粒子飛入管(guǎn)內時的放(fàng)電，由此可檢測(cè)
出粒子的數(shù)
目。
　　1937年(nián)蓋(gài)革(gé)
和(hé)物理(lǐ)學家席勒(lè)（Leo Szilard
，1898-1964）（右圖）用九個蓋(gài)革-米勒計數器排成一個環(huán)形
，測定了宇宙射綫的角分布。
　　蓋革(gé)-米勒計數器是核(hé)物理學(xué)和粒子物理學中不可缺少的(dí)探測器，至(zhì)今仍然是實(shí)驗室中敏銳(ruì)的“眼睛”（左圖）。
　　蓋革計數器(qì)
　　蓋革計數器。圖中左下角的黑(hēi)色(sè)管是其探測器(qì)——蓋革管(guǎn)
💒。
　　蓋革計數器的原理(lǐ)圖蓋革計數器（Geiger counter）又叫(jiào)蓋革-米勒計數器(qì)
　　（Geiger-Müller counter）🂯，是(shì)一種用於探測(cè)
電離(lí)輻射的粒子探測(cè)器🐼，通常用
　　於探(tàn)測α粒子和β粒子
，也有(yǒu)些型號蓋革計數器可以探測γ射綫(xiàn)及X射綫(xiàn)。
　　構造(zào)及原(yuán)理
　　蓋革計數器是根據射綫對氣體的電離性(xìng)質設(shè)計成的(dí)
。其探測器（稱“蓋革管”）
　　的通常結構是(shì)在一根兩(liǎng)端用絕(jué)緣物質密閉的(dí)
金屬管內充(chōng)入稀薄氣體（通常(cháng)是摻
　　加了鹵素的(dí)稀有氣體🥙
，如氦，氖，氬等），在沿(yán)管(guǎn)的軸(zhóu)綫上(shàng)安(ān)裝有一根金(jīn)屬絲
　　電(diàn)極，並(bìng)在金(jīn)屬管壁和金(jīn)
屬絲電極(jí)之間加上略低於管內氣體擊穿電壓的電壓(yā)。
　　這樣在通常狀態下🃆，管內(nèi)氣體不(bù)放電；而當有高速粒子射入管(guǎn)內時😇，粒子的能(néng)
　　量使管內氣體電離導電，在絲極與管壁之間產生(shēng)迅速(sù)的氣體放電現(xiàn)象，從而(ér)輸
　　出一個脈衝電流信號。通過適當地選擇(zé)加在絲極(jí)與(yǔ)管(guǎn)壁之間的電壓(yā)，就可以對
　　被(bèi)探測粒子的(dí)最低能量(liáng)
，從而對其種(zhǒng)類加以甄選🧕。
　　蓋革計數(shù)器也可以用於探測γ射綫(xiàn)🦂，但由於(yú)蓋革管中的氣體密度通常較小，高能
　　γ射綫往往在未被探測到時就(jiù)已(yǐ)經射出了蓋革管，因(yīn)此其對高能γ射綫的探測靈
　　敏度(dù)較低。在這種情況下，碘化鈉(nà)閃爍計數器則有更好的表現🔝。
　　歷史
　　蓋革計數器最初是在1908年(nián)由德國物理學(xué)家(jiā)漢斯·蓋革和著名的英國物理學家盧
　　瑟福(fú)在(zài)α粒(lì)子散射實(shí)驗中，為了探測α粒子(zǐ)
而(ér)設計的(dí)。後來在(zài)1928年
，蓋革又和
　　他的學生米勒（Walther Müller）對其進行了(liǎo)
改進[1]，使其可(kě)以用於探測所(suǒ)有(yǒu)
　　的電離(lí)輻射。
　　1947年
，美國人Sidney H. Liebson在其博士(shì)學位研究中(zhōng)又(yòu)對蓋革(gé)計數器做了進
　　一步的改進[2]
，使得蓋革管使用(yòng)較低(dī)的工作電壓，並且顯(xiǎn)
著延長了其使用壽命
　　。這(zhè)種(zhǒng)改進也被(bèi)
稱為“鹵素計數(shù)器”。
　　蓋革計數器因(yīn)為其造價低廉，使用方(fāng)便🦎，探測範圍(wéi)廣泛，至今仍然被普(pǔ)遍(biàn)地使
　　用於核物理學，醫學，粒(lì)子物理學及工業領域
。