Laboratorium fizyki
Ćwiczenie nr J1. Wyznaczanie charakterystyki licznika Geigera - Mullera.
DSZ-PC1 Gr.2	Gortak Małgorzata Krysiuk Krzysztof
30.04.2003	Ocena:

1. Wstęp teoretyczny.

Materiały promieniotwórcze znajdują szerokie zastosowanie w dzisiejszym świecie. Używa się ich między innymi w medycynie, farmakologii, kosmetyce no i oczywiście są doskonałym sposobem pozyskiwania energii. Nie można jednak zapomnieć o tym, że bezpośredni kontakt człowieka ze źródłami promieniotwórczymi może doprowadzić do jego śmierci. Toteż wykrywanie promieniotwórczości odgrywa istotną rolę.

Detektorem cieszącym się popularnością jest licznik Geigera - Müllera, pozwalający na liczenie cząstek. Przyrząd ten wykorzystuje zjawisko jonizacji, pozwala na rejestrację wszystkich rodzajów promieniowania jonizującego, zarówno cząstek naładowanych jak i fotonów γ i X, oraz cząstek nie naładowanych.

Podstawową część licznika stanowi rurka metalowa lub szklana z nalotem metalu na wewnętrznej powierzchni. Wzdłuż podłużnej osi rurki rozciągnięty jest drucik. Rurka metalowa (lub nalot metalu) stanowi katodę, a rozpięty drucik - anodę. Elektrody są hermetycznie zamknięte w zbiorniku z dowolnym gazem. Różnica potencjałów między anodą a katodą wynosi kilkaset woltów. Każda cząstka jonizująca, przebiegająca wewnątrz licznika, na skutek oddziaływania z gazem roboczym wywołuje powstanie swobodnych elektronów, które przemieszczają się do anody. Dzięki silnemu polu między elektrodami elektrony są tak rozpędzane, że same z kolei zaczynają jonizować gaz. W ten sposób otrzymujemy bardzo znaczne wzmocnienie efektu jonizacji, tak że przejściu każdej cząstki jonizującej towarzyszy powstanie silnego impulsu napięciowego na oporniku dołączonym do licznika. Impuls ten może, po dalszym wzmocnieniu, wywołać trzask w głośniku lub też może być odnotowany przez dołączony do licznika elektroniczny przelicznik impulsów.

Prawidłowe działanie licznika zależy od napięcia. Za małe napięcie spowoduje, że licznik nie będzie rejestrował wszystkich cząstek. Jeśli napięcie będzie zbyt wysokie nastąpi samoistna jonizacja gazu w komorze licznika.

Zależność liczby rejestrowanych impulsów N od przyłożonego napięcia U nazywamy charakterystyką licznika.

Optymalnym zakresem pracy licznika jest środek „plateau” - czyli środek odcinka AB

2. Opis metody pomiaru.

W celu wyznaczenia charakterystyki sondy będziemy stopniowo zwiększać napięcie zasilające licznik G-M, który znajduje się w domku ołowianym zawierającym źródło promieniotwórcze. Następnie utworzymy tabelaryczne zestawienie liczby zliczeń N do napięcia U, w którym ją uzyskaliśmy. Wykres zależności N (U) przedstawia charakterystykę użytego w doświadczeniu licznika.

U - napięcie zasilające sondę

N - liczba zliczeń

ΔN jest błędem liczby zliczeń, obliczanym ze wzoru: ΔN =

Otrzymany wynik zaokrąglamy w górę do całkowitej liczby.

Wyniki obliczeń błędu zliczeń zawarte są w tabeli.

Zakres „plateau” 340V - 810 V

Napięcie pracy sondy:

U_pr=[(810-340) / 2] +310=545 V

3. Analiza wykresu - wnioski.

• U_p - napięciem progu Geigera, minimalna wartość napięcia, przy którym licznik zaczyna rejestrować cząstki promieniowania

• punkty A i B oznaczają początek i koniec plateau licznika - obszar od punktu A do którego zwiększanie napięcia powoduje proporcjonalny wzrost ilości rejestrowanych cząstek (ich liczba prawie nie zależy od napięcia).

• W następnym obszarze charakterystyki (od punktu B), ilość zliczanych impulsów zaczyna szybko rosnąć wraz z napięciem. Jest to obszar niebezpieczny dla sondy.

• U_pr - napięcie pracy sondy, przyjmuje się najczęściej napięcie na środku pleteau.

• Napięcie progowe dla badanej sondy licznika G-M zawiera się w przedziale od 310V- 320V.

• Wartość napięcia pracy sondy odczytana z wykresu wynosi 460V.

• Powyżej napięcia 580V liczba zliczeń sondy ulega zwiększeniu. Wynika z tego, iż pomiar jest już niedokładny, a to napięcie nie znajduje się już w zakresie pracy sondy.

---