蓋革-米勒計數器

蓋革-米勒計數器

探測電離輻射強度的記數儀器
蓋革-米勒計數器(Geiger-Müller counter),簡稱蓋革計數器(Geiger counter),一種專門探測電離輻射(α粒子、β粒子、γ射線和X射線)強度的記數儀器。由充氣的管或小室作探頭,當向探頭施加的電壓達到一定範圍時,射線在管内每電離産生一對離子,就能放大産生一個相同大小的電脈沖并被相連的電子裝置所記錄,由此測量得單位時間内的射線數。
  • 中文名:蓋革-米勒計數器
  • 用途:探測電離輻射(α粒子、β粒子、γ射線和X射線)強度
  • 英文名:Geiger-Muller counter
  • 本質:記數儀器

産品信息

氣體電離探測器。是H.蓋革和P.米勒在1928年發明的。與正比計數器類似,但所加的電壓更高。帶電粒子射入氣體,在離子增殖過程中,受激原子退激,發射紫外光子,這些光子射到陰極上産生光電子,光電子向陽極漂移,又引起離子增殖,于是在管中形成自激放電。為了使之能夠計數,計數器中充有有機氣體或鹵素蒸氣,能吸收光子,起到猝熄作用。蓋革-米勒計數器優點是靈敏度高,脈沖幅度大,缺點是不能快速計數。1908年,德國物理學家蓋革(Hans Wilhelm Geiger,1882-1945)(左圖)按照盧瑟福(E. Ernest Rutherford,1871~1937)的要求,設計制成了一台α粒子計數器。盧瑟福和蓋革利用這一計數器對α粒子進行了探測。

1909年蓋革和馬斯登(Ernest Marsden,1889-1970)在實驗中發現α粒子碰在金箔上偶爾會發生極大角度的偏折。盧瑟福對這個實驗的各種參數作了詳細分析,于1911年提出了原子的有核模型。

從1920年起,蓋革和德國物理學家米勒(E. Walther Muller,1905-1979)對計數器作了許多改進,靈敏度得到很大提高,被稱為蓋革-米勒計數器,應用十分廣泛。

蓋革-米勒計數器是根據射線能使氣體電離的性能制成的,是最常用的一種金屬絲計數器。兩端用絕緣物質封閉的金屬管内貯有低壓氣體,沿管的軸線裝了金屬絲,在金屬絲和管壁之間用電池組産生一定的電壓(比管内氣體的擊穿電壓稍低),管内沒有射線穿過時,氣體不放電。當某種射線的一個高速粒子進入管内時,能夠使管内氣體原子電離,釋放出幾個自由電子,并在電壓的作用下飛向金屬絲(上圖)。 這些電子沿途又電離氣體的其它原子,釋放出更多的電子。越來越多的電子再接連電離越來越多的氣體原子,終于使管内氣體成為導電體,在絲極與管壁之間産生迅速的氣體放電現象。從而有一個脈沖電流輸入放大器,并有接于放大器輸出端的計數器接受。計數器自動地記錄下每個粒子飛入管内時的放電,由此可檢測出粒子的數目。

1937年蓋革和物理學家席勒(Leo Szilard,1898-1964)(右圖)用九個蓋革-米勒計數器排成一個環形,測定了宇宙射線的角分布。

蓋革-米勒計數器是核物理學和粒子物理學中不可缺少的探測器,至今仍然是實驗室中敏銳的“眼睛”。

構造及原理

蓋革-米勒計數器是根據射線能使氣體電離的性能制成的,是最常用的一種金屬絲計數器。兩端用絕緣物質封閉的金屬管内貯有低壓氣體,沿管的軸線裝了金屬絲,在金屬絲和管壁之間用電池組産生一定的電壓(比管内氣體的擊穿電壓稍低),管内沒有射線穿過時,氣體不放電。當某種射線的一個高速粒子進入管内時,能夠使管内氣體原子電離,釋放出幾個自由電子,并在電壓的作用下飛向金屬絲。 這些電子沿途又電離氣體的其它原子,釋放出更多的電子。越來越多的電子再接連電離越來越多的氣體原子,終于使管内氣體成為導電體,在絲極與管壁之間産生迅速的氣體放電現象。從而有一個脈沖電流輸入放大器,并有接于放大器輸出端的計數器接受。計數器自動地記錄下每個粒子飛入管内時的放電,由此可檢測出粒子的數目。

曆史

蓋革計數器最初是在1908年由德國物理學家漢斯·蓋革和著名的英國物理學家盧瑟福在α粒子散射實驗中,為了探測α粒子而設計的。後來在1928年,蓋革又和他的學生米勒(Walther Müller)對其進行了改進,使其可以用于探測所有的電離輻射。

1947年,美國人Sidney H. Liebson在其博士學位研究中又對蓋革計數器做了進一步的改進,使得蓋革管使用較低的工作電壓,并且顯著延長了其使用壽命。這種改進也被稱為“鹵素計數器”。

蓋革計數器因為其造價低廉、使用方便、探測範圍廣泛,至今仍然被普遍地使用于核物理學、醫學、粒子物理學及工業領域。

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