1. Cel ćwiczenia:

Ćwiczenie polegało na zapoznaniu się z budową i zasadą działania licznika Geigera-Mullera badając statyczny charakter rozpadu promieniotwórczego. Oraz zarejestrowanie Histogramów źródeł promieniowanie i ich poprawna analiza w oparciu o wcześniej wykonaną charakterystykę licznika jak i rozkład Poissona (w przypadku małych wartości częstości) i rozkład Gaussa (gdy wartości częstości są duże).

1. Układ pomiarowy

Do pomiarów zostały wykorzystane dwa rodzaje licznika Geigera-Mullera. Pierwszym układ składał się z Metalowego Licznika Geigera-Mullera który był umieszczony w domku pomiarowym, w którym umieszczane były źródła promieniowania, zasilacza o zmiennym napięciu, analizatora sygnału oraz komputera z odpowiednim oprogramowaniem.

Zaś drugi składał się z Licznika kielichowego z możliwością zmiany wielkości okienka i radiometru.

1. Przebieg ćwiczenia

Pierwszym zadaniem było wyznaczenie charakterystyki roboczej licznika Geigera-Mullera. Zaczęto więc od włączenia komputera i uruchomienia programu CW1, a następnie włączenia zasilacza i ustawienie na nim napięcia o wartości 600V. W tym czasie prowadzący ćwiczenia umieścił w domku źródło promieniowania o numerze 2. Po uruchomieniu programu należało określić napięcie progowe. Podczas stopniowo zmniejszanego napięcia licznik przestał rejestrować impulsy przy U_progowe= 435V. Następnie dla tego samego preparatu została wykonana seria 19 pomiarów przy różnych napięciach. Każdy z pomiarów trwał 10 sekund.

Wyniki pomiarów przedstawiono w poniższej tabelce:

Tabela 1 Charakterystyka licznika (numer preparatu 2)

U[V]	760	720	685	650	630	615	585	555	530	500	470	460
I[imp/10s]	4051	4272	4134	4083	3909	4010	3883	4024	3782	3796	3608	2290
U[V]	450	440	439	438	437	436	435
I[imp/10s]	3230	3150	3017	2953	2963	2145	320

U_progowe = 435 [V]

Z wykresu można odczytać iż obszar plateau zawiera się miedzy wartościami napięć: U₁=463[V] i U₂=761,5 [V]

Napięcie pracy wynosi zatem:

U_pr = (U₁ + U₂}/ 2;

U_pr = 612,25 [V ];

Przyjmuje że U₁= U₂ =2 V

[V]

ΔU_pr = ( 584 ± 2 ) [ V ]

Długość plateau=L= U₂- U₁ = 298,5 [V];

ΔL = ΔU₂ + ΔU₁ = 4 [V]

ΔL = ( 298,5 ± 4 ) [ V ]

Nachylenie plateau wynosi:

$$_{\text{plateau}} = \frac{\left( I_{2} - I_{1} \right)100\%}{\frac{I_{1}{+ I}_{2}}{2}\frac{U_{2}{- U}_{1}}{100}} = \frac{\left( 4072,5/10 - 3512/10 \right)*100\%}{\frac{4072,5/10 + 3512/10}{2}*\frac{761,5 - 463}{100}} = 0,04951471931\ \%$$

Kolejne zadanie polegało na wykorzystaniu radiometru wyposażonego w licznik kielichowy Geigera-Mullera i dokonaniu pomiaru dla preparatu numer 3 dla dwóch grubości okienek.

W wypadku okienka cienkiego wynik wahał się między 110 a 130 μGy/h, a w przypadku Grubego 2-5 μGy/h. Z podanych wyników można wyciągnąć wniosek iż jest to promieniowanie beta minus, ponieważ wyniki są różne w zależności od grubości okienka Wahanie się wskazówki radiometru świadczy o losowym charakterze rozpadu promieniotwórczego

Ostatnie zadanie polegało na rejestrowaniu promieniowania próbki (każdy członek grupy miał inną, w tym wypadku próbka numer 2) i tworzeniu histogramu źródła promieniotwórczego. Po zamknięciu preparatu w domku, na komputerze został uruchomiony program CW1A, w którym po wybraniu liczebności serii pomiarowej na 1500, czasu pojedynczego pomiaru na 0,1s oraz ustawieniu nazwy pliku na AK4 został rozpoczęty zapis.

Wyniki w postaci pliku zaimportowane zostały do programu ORIGIN i wydrukowane w postaci wykresu rozkładu załączonego do sprawozdania.

Wyniki przedstawia poniższa tabela:

K – zmienna losowa (liczba impulsów)

N – częstość występowania K

Rozkład doświadczalny	Rozkład Poissona	Rozkład Gaussa
k	n	P(k)
21	1	0,000667
22	0	0
23	2	0,001333
24	2	0,001333
25	2	0,001333
26	3	0,002
27	4	0,002667
28	13	0,008667
29	14	0,009333
30	13	0,008667
31	23	0,015333
32	41	0,027333
33	33	0,022
34	57	0,038
35	49	0,032667
36	58	0,038667
37	79	0,052667
38	85	0,056667
39	87	0,058
40	90	0,06
41	79	0,052667
42	75	0,05
43	70	0,046667
44	82	0,054667
45	75	0,05
46	65	0,043333
47	75	0,05
48	71	0,047333
49	42	0,028
50	43	0,028667
51	39	0,026
52	30	0,02
53	25	0,016667
54	16	0,010667
55	17	0,011333
56	11	0,007333
57	9	0,006
58	7	0,004667
59	3	0,002
60	3	0,002
61	3	0,002
62	1	0,000667
63	1	0,000667
64	0	0
65	0	0
66	1	0,000667
67	1	0,000667
		kśrednie

Dla wybranych przez prowadzącego wartości zmiennych losowych, ich częstości występowania wynosiły:

k	n	P(k)	Pp(k)	Pg(k)
30	90
40	47

Można zauważyć, że między pomiędzy poszczególnymi rozkładami są dość znaczne.

1. Wnioski

W jednym z zadań jakie mieliśmy, analizowaliśmy promieniowanie cząstek beta minus. Najlepsze sposoby ochrony przeciw jego promieniowaniu to stosowanie osłon z materiałów o małej liczbie atomowej Z, które nie niwelują, ale osłabiają to promieniowanie. Najczęściej stosuje się osłony ze szkła organicznego i aluminium, a wymaganą grubość osłony pochłaniającej cząstki beta minus obliczamy ze wzoru: $\alpha = \frac{\text{Rmax}}{\rho} = \frac{maxymalny\ zasieg\ czestek\ beta}{gestosc\ materialu\ oslony}$

Analizując całe ćwiczenie można dowieść iż natura przemian promieniotwórczych ma charakter statyczny. Nie można określić liczby przemian w jądrze ani czasu przemiany, ale z pewnością zajdzie ono z danym prawdopodobieństwem P(t)=λt (gdzie λ – stała rozpadu promieniotwórczego). Wracając do liczby przemian w jądrze, można określić prawdopodobieństwo wystąpienia k przemian w czasie t - Pn(k,t). W praktyce nie można określić dokładnej liczby atomów dlatego stosuje się rozkład Poissona (k_śr<20) i Gaussa(kśr>20). W tym wypadku k=46, tak więc dokładniejszy jest rozkład Gaussa