Rok akademicki 2003/2004	LABORATORIUM Z FIZYKI
Nr ćwiczenia: 52	Charakterystyka licznika Geigera - Millera.
Wydział: W.B. i I.Ś. Grupa: 2.3 6 lab	Robert Wachowski
Data wykonania: 11.12.2003 r.	OCENA		Data zaliczenia	Podpis
	Teoria
	Sprawozdanie

1. ZASADY POMIARU

Licznik Geigera-Millera należy do grupy liczników gazowych, zwany inaczej gazowym detektorem cząstek jonizujących i promieniowania elektromagnetycznego. Jest to szczelne cylindryczne naczynie wypełnione gazem (np. argonem z domieszką alkoholu) z 2 elektrodami - cylindryczną katodą i rozpiętą współśrodkowo anodą, którą stanowi cienki drut o średnicy ok. 20-50 μm); elektrody połączone są przez rezystor ze źródłem napięcia elektrycznego.

Elektrony powstające w wyniku jonizacji są przyspieszane w silnym polu elektromagnetycznym i uzyskują dostateczną energię , aby wywołać dalsze akty jonizacji i wzbudzania cząstek gazu. W wyniku lawinowo rozwijającego się procesu jonizacji, do anody podąża coraz większa liczba elektronów; wzrasta również liczba jonów dodatnich, które jako znacznie cięższe od elektronów, poruszają się o wiele wolniej i tworzą w gazie ładunek przestrzenny. Obecność tego ładunku zmniejsza natężenie pola elektrycznego w obszarze pomiędzy anodą i chmurą jonów, przesuwającą się w kierunku katody. W wyniku tego zanika wyładowanie przez lawiny elektronowe. Lecz jony dodatnie, po osiągnięciu katody, wybijają z niej elektrony i lawiny te zaczynaj ą rozwijać się od nowa. Licznik przestałby być czuły na następne cząstki promieniowania jądrowego. Aby powstrzymać wyładowania ciągłe w liczniku, włącza się w obwód licznika duży opór 10⁹ Ω. Tak duży opór nie pozwala na szybkie odprowadzenie ładunku ujemnego z anody, co obniża jej potencjał aż do chwili, gdy jony dodatnie zostaną zebrane na katodzie. Prowadzi to do wygaśnięcia wyładowań lawinowych. Po czasie rzędu 0,1 s ładunek z anody zostaje odprowadzony a licznik jest zdolny do zarejestrowania następnej cząstki (tzw. czas martwy licznika).

2. SCHEMAT UKŁADU POMIAROWEGO

Rys. 1. Schemat układu pomiarowego.

3. OCENA DOKŁADNOŚCI POJEDYNCZYCH POMIARÓW

Dokładność pomiarów wynika z klasy przyrządu pomiarowego podanej przez producenta.

ΔU = ±1%U dla zasilacza wysokiego napięcia

4. TABELA POMIAROWA

318	0	0	0	0	0
319	28	22	25	15	4
320	57	42	49,5	30	5
340	45	51	48	29	5
360	48	45	46,5	28	5
380	45	37	41	25	5
400	51	54	52,5	32	6
420	68	66	67	40	6
440	81	78	79,5	48	7
460	74	116	95	57	8
480	87	167	127	76	9
500	188	290	239	143	12

Tab. 1. Wyniki pomiarów.

5. PRZYKŁADOWE OBLICZENIA WYNIKÓW

Obliczenia dla pomiaru nr 12.

U = 500 V

n₁ = 188

n₂ = 290

6. ZESTAWIENIE WYNIKÓW POMIARÓW

Na wykresie przedstawionym na kolejnej stronie widać dokładnie trzy obszary charakterystyki. W obszarze napięć niskich przelicznik rejestruje jedynie cząstki o najwyższej energii, w obszarze środkowym - plateau - wszystkie cząstki, natomiast w zakresie wysokich napięć licznik rejestruje każdą cząstkę dwu- i więcej krotnie. Do najbardziej wiarygodnych pomiarów nadaje się więc obszar o nazwie plateau.

Z wykresu można odczytać długość plateau i odpowiadający mu przyrost zliczeń ΔN oraz liczbę zliczeń Np. dla środka plateau. W moim przypadku wielkości te wynoszą odpowiednio:

ΔN = 4 imp/min

ΔU = 80 V

N_p = 28 imp/min

U_p = 360 V

Z tych danych można obliczyć nachylenie plateau wyrażające względny przyrost liczby zliczeń w prostoliniowym obszarze charakterystyki przypadający na 100V:

7. UWAGI I WNIOSKI

Pomiar powyższy charakteryzuje się dużym błędem, który wynika z subiektywnego odczucia obserwatora odnośnie początku i końca odcinka prostego, jak i dużą swobodą w możliwości wykreślenia krzywej.

Zakres plateau charakterystyki badanego licznika zawiera się w granicach 320 - 400 V, natomiast nachylenie plateau wynosi 17,9 %.

2

ANODA

KATODA

ZASILACZ WYSOKIEGO NAPIĘCIA

PRZELICZNIK

C

R

---