Detekcja promieniowania, Fizyka- Detekcja promieniowania jÄ…drowego za pomocÄ… licznika Geigera-Mullera.1, _________Andrzej Gÿrczak


Detekcja promieniowania jdrowego za pomoc licznika Geigera-Mullera.

Celem wiczenia jest:

a. zapoznanie si z zasadami detekcji promieniowana jdrowego.

b. wyznaczenie parametrów pracy licznika Geigera-Mülera.

c. zapoznanie si ze statystycznym charakterem procesów rozpadów jdrowych.

Wstp teoretyczny:

W wykrywaniu promieniotwórczoci szerokie zastosowanie znalazy liczniki jonizujce, które wykorzystuj prawa tego oddziaywania z materi, czyli jonizacji i wzbogacaniu atomów orodka przez które przechodzi promieniowanie. Najszersze zastosowanie znalazy liczniki Gaigera-Mullera. Licznik jest zbudowany w ksztacie cylindra wypenionego argonem. Przez rodek walca przecignity jest cienki drut, który spenia role anody, obudowa cylindra spenia role katody. Do elektrod doprowadzone jest napicie okoo 500-1500V. Przechodzca czstka jonizuje gaz i powoduje wyadowanie elektryczne, elektron porusza si w strone anody a jony w strone katody. Pojawia si impuls elektryczny wywoany zamkniciem obwodu. Impuls powoduje spadek napicia, który jest rejestrowany w rejestratorze.

W liczniku Gaigera-Mullera wielko impulsu nie zaley od napicia, tylko od liczby jonów powstaych podczas rozpadu. W liczniku punkt pracy ustawia si w poowie plateau poniewa powyej tej wartoci mog wystpi wyadowania cigle le wpywajce na stabilno licznika, dodatkowo do gazu szlachetnego wewntrz licznika dodatkowo miesza si gaz wieloatomowy, który zobojtnia jony dodatnie w momencie zderze z nimi i dodatkowo pochania fotony promieniowania ultrafioletowego. Czynniki te wpywaj na szybsze przygotowanie licznika do przyjcia nowego impulsu.

Dla dobrych liczników dugo „plateau” powinna wynosi okoo 150-200V, a jego nachylenie nie powinno przekracza 2-3%.

Jeeli oznaczymy przez DN rónic szybkoci zlicze na kocu i pocztku „plateau”, a przez Np szybko zlicze na rodku „plateau”, to nachylenie „plateau” wyliczymy ze wzoru:

0x01 graphic

przy czym DU = Ub - Ua - dugo „plateau”.

Nachylenie „plateau” wyraa wic wzgldny przyrost szybkoci zlicze w obszarze prostoliniowym charakterystyki (w %), przypadajcy na 100V.

Oprócz impulsów pochodzcych od mierzonego promieniowania wystpuje zawsze tzw. bieg wasny licznika (to). Bieg wasny jest powodowany promieniowaniem kosmicznym, zanieczyszczeniami promieniotwórczymi materiau licznika i otoczenia oraz promieniowaniem Ziemi.

Przebieg pomiarów:

1. Wyznaczanie charakterystyki licznika G-M oraz napicia progowego w obecnoci praparatu promieniotworczego.

Ukad pomiarowy skada si z przelicznika PT-72, który automatycznie zlicza ilo sygnaów zarejestrowanych przez licznik w zadanym czasie, oraz zasilacz wysokiego napicia ZWN 41 który dostarcza napicia staego o polaryzacji ujemnej do licznika G-M. Przy napiciu max. 570V (w przypadku maego licznika) i ustawionym czasie zliczania na 100 s dokonujemy pomiaru zlicze. Po kadym pomiarze obniamy napicie o 10V, a do czasu gdy odczyty wyraznie spadn i spadki napicia ustalamy na 2V lub 1V , a do okrelenia napicia przy którym zliczenia nie wystpuj.


Lp.

U [V]

Np

1

570

3076

2

560

3087

3

550

3146

4

540

3124

5

530

3020

6

520

3012

7

510

3082

8

500

2915

9

490

3036

10

480

3027

11

470

2994

12

460

3008

13

450

2995

14

440

3002

15

430

3065

16

420

3057

17

410

3098

18

400

3064

19

390

2982

20

380

3030

21

370

2953

22

360

2889

23

350

2998

24

340

3086

25

330

2955

26

320

2888

27

318

2818

28

316

2864

29

315

2845

30

314

678

31

313

0



gdzie:

Lp - liczba pomiarów

U - napicie pracy licznika

Np - liczba zlicze

Charakterystyk pracy licznika przedstawia wykres.

0x01 graphic
Z rysunku wynika, e dugo fazy plateau wynosi ok. 200V (od 350 do 550V).

Nachylenie plateau obliczamy korzystajc ze wzoru:

0x01 graphic

gdzie:

DN - rónica szybkoci zlicze na kocu i na pocztku „plateau” - 148

Np - szyko zlicze na rodku „plateau” - 2995

DU - dugo „plateau” - 200 V

po podstawieniu:

S = (148 * 10000) / (2995 * 200) = 2,5 [%]

Napicie progowe tego licznika, które wynosi U = 313 V, oznaczyem na wykresie strzak.

2. Sprawdzenie statystycznego charakteru pomiarów licznikiem G-M.

Pomiary zostay przeprowadzone przy napiciu pracy licznika G-M, U=440V i w czasie t=40s przypadajcym na kady pomiar.


Lp.

N

1

1206

2

1239

3

1185

4

1199

5

1235

6

1208

7

1261

8

1180

9

1186

10

1260

11

1237

12

1227

13

1246

14

1254

15

1131

16

1214

17

1230

18

1211

19

1241

20

1232

21

1202

22

1242

23

1178

24

1197

25

1145

26

1223

27

1197

28

1191

29

1148

30

1244

31

1240

32

1105

33

1248

34

1198

35

1232

36

1193

37

1155

38

1181

39

1235

40

1172

41

1184

42

1182

43

1219

44

1143

45

1243

46

1245

47

1226

48

1135

49

1148

50

1166


gdzie:

N - liczba zlicze

- obliczam redni warto iloci zlicze, która wyraa si wzorem:

0x01 graphic

gdzie :

Ni - liczba zlicze zarejestrowanych w czasie 40s w cigu i-tego pomiaru

n - liczba wykonanych pomiarów ( n=50)

po podstawieniu :

Nsr = 60199 / 50 = 1203

- wyznaczam odchylenie standardowe (redni bd kwadratowy) s pojedyczego pomiaru serii n=50 pomiarów liczby zlicze korzystajc ze wzoru :

0x01 graphic

gdzie:

Ni - liczba zlicze zarejestrowanych w czasie 40s w cigu i-tego pomiaru

podstawiajc do wzoru wartoci :

n = 50

S(Ni - Nr)2 = 84891

si = 42

- sporzdzam histogram ukazujacy statystyczny charakter rozrzutu wyników pomiarów:

Liczba zlicze w poszczególnych pomiarach rozkada si w przedziale od 1105 do 1261 zlicze. Przedzia ten zosta podzielony na 10 przedziaów.

dN

1105-

1120

1120-

1135

1135-

1150

1150-

1165

1165-

1180

1180

1195

1195-

1210

1210-

1225

1225-

1240

1240-

1261

dn

1

2

4

1

4

7

7

4

10

10

gdzie:

dN - przedziay wyników pomiarów liczby zlicze,

dn - liczba pomiarów, w których zarejesrtowana liczba zlicze bya we wskazanym przedziale wartoci

0x01 graphic

Wnioski:

Na rozrzut wyników pomiarów podczas detekcji promieniowania jdrowego ma wpyw nie tylko metoda pomiarowa, ale równie zakócenia zwizane ze statystycznym charakterem procesów rozpadów jdrowych. W zwizku z tym zmierzone wartoci s rozoone w okrelony sposób wokó pewnej wartoci, tzw. wartoci oczekiwanej. Aby znale najlepiej przybliajc warto oczekiwan, oraz parametry z ni zwizane, naley pomiary wielokrotnie powtórzy w tych samych warunkach.

Wyznaczajc charakterystyk licznika G-M, powtarzalimy je 50 razy, dla wartoci napicia równej 440V. Rozrzut mierzonych wartoci okaza si do znaczny. Najmniejsz odnotowan iloci zlicze byo 1105, najwiksz 1260, przy czym warto rednia liczby zlicze wyniosa 1203.Rozkad mierzonej wartoci jest bardzo nierównomierny, wedug prawa Gaussa, dla duych wartoci lwia cz pomiarów powinna znale si w rodkowej czci histogramu. Histogram sporzdzony przez nas, nie ukazuje takich waciwoci. By moe jest to zwyky przypadek, lub zbyt maa ilo pomiarów.

Miar statystycznego rozrzutu pomiarów jest bd redni wartoci mierzonej lub odchylenie standardowe, które w naszym przypadku wynosi s=42 zliczenia. Interpretacja odchylenia standardowego: 74% pomiarów róni si od wartoci oczekiwanej o warto mniejsz od s, dla 26% wyników rozrzut jest wikszy od s.

Ze sporzdzonej przez nas charakterystyki licznika G-M moemy odczyta dugo fazy „plateau”, oraz jej nachylenie. Wynosz one odpowiednio: 200V - faza „plateau”, 2,5% - nachylenie. Wartoci te s, wrcz perfekcyjnie okrelone, le dokadnie po rodku okrelonych norm. (dugo plateau powinna si mieci w granicach 150-250V, a jego nachylenie od 2-3%). Wiem jednak, e nasze obliczenia mog ulec zmianie po uwzgldnieniu wyej wymienionych bdów statystycznych, oraz pomiarowych.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
,Laboratorium podstaw fizyki,?tekcja promieniowania jÄ…drowego za pomocÄ… licznika Geigera Mullera
Detekcja promieniowania jądrowego za pomocą licznika Geigera-Müllera, Pwr MBM, Fizyka, spr
Detekcja promieniowania jÄ…drowego za pomocÄ… licznika G-M, Pwr MBM, Fizyka, sprawozdania vol I, spraw
DETEKCJA PROMIENIOWANIA JÄ„DROWEGO ZA POMOCÄ„ LICZNIKA
Fizyka& wyznaczanie przyśpieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego
LAB 1, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 50-Charakterystyka licznika Geigera-Mullera i badanie
Fizyka 5 - Wyznaczanie przyspieszenia grawitacyjnego g za pomoca wahadla balistycznego, pwsz kalisz
fizyka Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła matematycznego, budownictwo, semestr
GM, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 50-Charakterystyka licznika Geigera-Mullera i badanie st
Fizyka, Wyznaczanie ogniskowej soczewki za pomocÄ… Å‚awy optycznej
praca licencjacka finansowanie msp za pomocÄ… funduszy venture capital m andrzejewicz
praca licencjacka finansowanie msp za pomocÄ… funduszy venture capital m andrzejewicz
Detektory promieniowania jonizującego liczniki gazowe – komora jonizacyjna, licznik proporcjonalny (
ĆWICZENIE 501, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 50-Charakterystyka licznika Geigera-Mullera i
Ćwiczenie 1, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 50-Charakterystyka licznika Geigera-Mullera i b
LABORATORIUM FIZYKI cw1, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 50-Charakterystyka licznika Geigera
ĆWICZENIE 501LAST, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 50-Charakterystyka licznika Geigera-Mulle

więcej podobnych podstron