Atom Badanie charakterystyki licznika scyntylacyjn dla (1)


Politechnika Częstochowska

Katedra Fizyki

Ćwiczenie nr 8

Temat: Badanie charakterystyki licznika scyntylacyjnego

dla promieni α.

Wyznaczanie zasięgu cząstek α w powietrzu.

Ćwiczenie wykonali:

1.Natura i własności promieni α.

Promienie α są strumieniem jąder helu , czyli atomów He++ dwukrotnie zjonizowanych. Cząstki te mają prędkość rzędu 14000-20000 km/s i energię rzędu kilku MeV (4-10,5 MeV). Zasięg cząsteczek α przechodzących przez powietrze wiąże się ze zderzeniami z atomami gazów powietrza, jonizują je i tracą przy tym energię kinetyczną. Ruch cząstek po linii zbliżonej do prostej trwa dopóty, dopóki ich prędkość nie zrówna się z prędkością ruchu cieplnego cząsteczek powietrza. Dalej poruszają się zygzakowato zgodnie z zasadami ruchu mieszaniny gazów powietrza. Zasięgiem cząstek nazywamy odległość R, jaką cząstki mogą przebyć w danym ośrodku, np. w gazie. Na zasięg cząsteczki wpływa gęstość gazu (decydująca o liczbie zderzeń w jednostce czasu, czyli na jednostkę długości toru) i skład atomowy gazu (do jonizacji bowiem różnych atomów potrzeba jest różna energia). Zasięg cząsteczek α wynosi w powietrzu 2,5-8,6 cm i jest wielkością charakterystyczną dla naturalnych pierwiastków promieniotwórczych

Istnieje ścisły związek pomiędzy energią cząstki poruszającej się w ośrodku a jej maksymalnym zasięgiem. Toru elektronów podczas poruszania się w ośrodku są bardzo złożone. Ze względu na znikomą masę elektronu w porównaniu z masą atomu przy zderzeniu występuje znaczna zmiana kierunku prędkości elektronów, przy równoczesnej zmianie wartości prędkości. Rzeczywista droga elektronu w absorbencie jest średnio kilkakrotnie większa od grubości przebytej warstwy. Natężenie strumienia elektronów poruszających się w danym kierunku zmniejsza się nie tylko na skutek zahamowań ich i wychwyceniu przez atomy, ale także na skutek zmiany kierunku prędkości.

2. Oddziaływanie cząstek α z materią.

Cząstka naładowana przechodząc przez materię oddziałuje z atomami ośrodka. W przypadku, kiedy suma energii kinetycznej cząstki bombardującej i atomu przed i po zderzeniu jest stała, oddziaływanie takie nazywamy sprężystym, jeżeli ulega zmianie - niesprężystym.

Cząstka naładowana może oddziaływać bądź z elektronami atomu, bądź z jądrem. To ostatnie może prowadzić do reakcji jądrowej. Cząstka α, aby przeniknąć do jądra musi mieć energie pozwalającą jej pokonać odpychanie kulombowskie. Wysokość bariery potencjału cząstek α zawiera się w granicach od około 7 MeV dla lekkich jąder do 30 MeV dla jąder ciężkich. Aby cząstka naładowana mogła wniknąć do jądra, winna mieć energię kinetyczną T większą od bariery potencjału:

T>Bk

Istnieje odstępstwo od tej reguły zwane efektem tunelowym.

Zderzając się z elektronem z powłoki atomowej cząstka naładowana przekazuje mu część energii, na skutek tego elektron bądź zostaje oderwany i następuje jonizacja atomu, bądź przechodzi na wyższy poziom energetyczny - następuje wzbudzenie atomu.

3. Budowa i zasada działania licznika scyntylacyjnego.

Cząstki jonizujące, takie jak elektrony, protony, cząstki alfa itp. W niektórych substancjach wywołują krótkotrwałe błyski świetlne, zwane scyntylacjami. Substancja taka zwana jest scyntylatorem min. Monokryształy jodku sodu aktywowanego talem, monokryształu antracenu lub siarczek cynku aktywowany srebrem. Liczba fotonów wyemitowanych przy przejściu cząstki przez scyntylator określona jest przez energię stracona w scyntylatorze. Do rejestracji błysków ze scyntylatora służy fotopowielacz, czyli połączenie fotokomórki ze wzmacniaczem elektronowym. Fotokatoda w fotopowielaczu jest napylona w postaci półprzeźroczystej warstwy na wewnętrznej stronie okienka szklanej bańki próżniowej. Elektrony wybite z fotokatody przez padające na nią fotony są przyśpieszane i skierowane prze pole elektryczne na elektrodę zwaną pierwszą dynodą. Wskutek zjawiska wtórnej emisji, każdy elektron wybija z dynody po kilka elektronów (3-5), które są skierowane na następne dynody, co doprowadza do progresywnego narastania strumienia elektronów. W wyniku tego jeden elektron wybity z fotokatody powoduje dotarcie do ostatniej elektrody, zwanej anodą od 105 do 109 elektronów. Potencjały dynod są ustalane poprzez dołączanie ich do dzielnika napięcia. Jeżeli scyntylator jest przezroczysty i ma odpowiednio dobraną geometrię, a liczba fotonów jest jednoznacznie związana z energią cząstki, to licznik scyntylacyjny może być przyrządem nie tylko wykrywającym promieniowanie jądrowe ale także mierzącym energię cząstek tj. spektrometrem. Jeżeli zachodzi liniowy związek pomiędzy energią cząstki i amplitudą impulsu elektrycznego, to spektrometr nazywa się liniowym.

Schemat blokowy układu pomiarowego.

gdzie:

1.zasilacz wysokiego napięcia (wkładka ZWN-21)

2.przelicznik elektronowy (wkładka P-44 l)

3.licznik scyntylacyjny.

Tabele pomiarowe.

1) Badanie charakterystyki licznika w przedziale napięć 660-1000V.

Napięcie

Tło

238U+tło

238U

mo

zo

m.

z

m-mo

z-zo

[V]

[imp.]

[imp/s]

[imp.]

[imp/s]

[imp.]

[imp/s]

660

0

0

18681

186,81

18681

186,81

675

0

0

74374

743,74

74374

743,74

690

0

0

168493

1684,93

168493

1684,93

705

0

0

267222

2672,22

267222

2672,22

720

0

0

386338

3863,38

386338

3863,38

735

0

0

498590

4985,90

498590

4985,90

750

0

0

604378

6043,78

604378

6043,78

765

0

0

690684

6906,84

690684

6906,84

780

0

0

761133

7611,33

761133

7611,33

795

0

0

830382

8303,82

830382

8303,82

810

0

0

878834

8788,34

878834

8788,34

825

0

0

928565

9285,65

928565

9285,65

840

0

0

965793

9657,93

965793

9657,93

855

0

0

1000353

10003,53

1000353

10003,53

870

0

0

1035112

10351,12

1035112

10351,12

885

0

0

1063793

10637,93

1063793

10637,93

900

0

0

1101802

11018,02

1101802

11018,02

915

0

0

1145571

11455,71

1145571

11455,71

930

0

0

1206129

12061,29

1206129

12061,29

945

0

0

1272645

12726,45

1272645

12726,45

960

0

0

1372645

13726,45

1372645

13726,45

975

0

0

1490916

14909,16

1490916

14909,16

990

0

0

1622012

16220,12

1622012

16220,12

1005

0

0

1756654

17566,54

1756654

17566,54

2) Pomiar zasięgu cząstek  w powietrzu.

X

Tło

238U+tło

238U

mo

zo

m.

z

m-mo

z-zo

[cm]

[imp.]

[imp./s]

[imp.]

[imp/s]

[imp.]

[imp/s]

0

0

0

1243362

12433,62

1243362

12433,62

0,05

0

0

891745

8917,45

891745

8917,45

0,1

0

0

640173

6401,73

640173

6401,73

0,2

0

0

531307

5313,07

531307

5313,07

0,5

0

0

321816

3218,16

321816

3218,16

1

0

0

122023

1220,23

122023

1220,23

1,5

0

0

29601

296,01

29601

296,01

2

0

0

2801

28,01

2801

28,01

2,5

0

0

30

0,30

30

0,30

3

0

0

2

0,02

2

0,02

3,5

0

0

0

0

0

0

0x08 graphic
0x08 graphic

4

4



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Atom- Badanie charakterystyki licznika scyntylacyjn dla prom, POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA
Atom Badanie charakterystyki licznika scyntylacyjn dla druk
Atom Badanie charakterystyki licznika scyntylacyjn dla pr(2
Badanie charakterystyki licznika scyntylacyjnego dla promieni a. Wyznaczanie zasięgu cząstek a w pow
Badanie charakterystyki licznika scyntylacyjnego dla promi(1 (2)
Badanie charakterystyki licznika scyntylacyjnego dla promien
Badanie charakterystyki licznika scyntylacyjnego dla promieni g
Badanie charakterystyki licznika scyntylacyjnego dla promi(1
Badanie charakterystyki licznika Geigera, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 50-Charakterystyka
02 AZE Badanie charakterystyk turbiny wiatrowej dla roznych katow nachylenia lopat turbiny wiatrowej
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
fiza2, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 50-Charakterystyka licznika Geigera-Mullera i badanie
Poprawa sprawozdania kwant gamma cw 15, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 50-Charakterystyka l
Ćwiczenie 1 2, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 50-Charakterystyka licznika Geigera-Mullera i
Sprawozdanie nr 1, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 50-Charakterystyka licznika Geigera-Mulle
Sprawko - Licznik Geigera-Mullera, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 50-Charakterystyka liczni

więcej podobnych podstron