Rok akademicki 1997/98 r.	LABORATORIUM FIZYKI
Nr ćwiczenia: 52	TEMAT: Charakterystyka licznika Geigera - Müllera
Wydział Mechaniczny IZK 1 K02	Wykonali: Piotr Kowalik , Łukasz Adamczyk
Data wykonania 6.04.1998 r.	Ocena	Data zaliczenia		Podpis

1. Zasada pomiaru.

Licznik Geigera - Müllera należy do grupy liczników gazowych. Stosowany jest do detekcji cząstek jonizujących jak i promieniowania elektromagnetycznego.

Licznik Geigera - Müllera zbudowany jest z cylindrycznej katody i przeciągniętej wzdłuż jej osi metalowej nici stanowiącej anodę. Elektrody te umieszczone są w zamkniętym naczyniu szklanym, wypełnionym gazem (np. argonem), pod zmniejszonym ciśnieniem do około 100-200 mmHg (13,3-26,6 kPa). Między anodę i katodę przyłożone jest wysokie napięcie rzędu 300-1500 V, które przyspiesza elektrony powstałe w wyniku jonizacji gazu spowodowanej promieniowaniem jądrowym przechodzącym przez licznik. Przyspieszone elektrony powodują dalszą, lawinową jonizację. Do anody podąża znaczna liczba elektronów (coraz większa). Narasta również liczba jonów dodatnich, które są znacznie cięższe, wolniejsze i tworzące w gazie ładunek przestrzenny, co powoduje zmniejszenie natężenia pola elektrycznego między anodą i chmurą jonów oraz zanik wyładowań lawinowych. Jednakże jony dodatnie po osiągnięciu katody wybijają z niej elektrony i lawiny rozwijają się od nowa. Aby powstrzymać wyładowania ciągłe w liczniku, które niechybnie spowodowałyby nieczułość licznika na następne cząstki, włącza się w obwód licznika duży opór rzędu 10⁹ omów, nie pozwalający na szybkie odprowadzenie ładunku ujemnego z anody, tym samym obniżający jej potencjał do chwili zebrania jonów dodatnich na katodzie i powodujący wygaśnięcie wyładowań lawinowych. Po czasie rzędu 0,1 s ładunek z anody zostaje odprowadzony, a licznik jest zdolny do zarejestrowania następnej cząstki (czas martwy licznika).

2. Schemat układu pomiarowego.

3. Ocena dokładności pojedynczych pomiarów.

• zasilacz wysokiego napięcia 2,5kV TYP ZWN 2,5

• przelicznik (Scaler / Timer PT-72)

Dokładność przyrządów nie jest określona.

Błąd statystyczny wyrażony jest wzorem

ΔN_i=±√N_i

4. Tabela pomiarowa.

U	ni	ni	Ni	ΔNi=±√Ni
[V]	[imp/100 sek]	[imp/100 sek]	[imp/min]

305 307 309 311 331 351 371 391 411 431 451 471 491 511

27 112 135 121 138 132 107 133 142 144 167 178 214 432

28 112 117 115 116 136 132 120 136 136 148 192 193 246

27,5 112 126 118 127 134 119,5 126,5 139 140 157,5 185 203,5 339

16 67 76 71 76 80 72 76 83 84 94 111 122 203

4 8 9 8 9 9 8 9 9 9 10 10 11 14

Wykres N = f(U) w oparciu o tabelkę.

5. Przykładowe obliczenia .

Obliczenia dla 4. serii pomiarów:

k - ilość pomiarów

6. Rachunek błędów.

Błędy pomiarowe liczby impulsów N_i są zawarte w tabelce.

7. Zestawienie wyników pomiarów.

Z wykresu można odczytać długość plateau i odpowiadający mu przyrost zliczeń N
oraz liczbę zliczeń N_p dla środka plateau. W naszym wypadku wielkości te wynoszą odpowiednio:

ΔU = 162 V

ΔN = 20 imp/min

N_P = 86 imp/min

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

8. Uwagi i wnioski.

Celem naszego ćwiczenia było zdjęcie charakterystyki licznika Geigera - Müllera. W trakcie ćwiczenia zauważyliśmy, że przy takich samych ustawieniach licznika pomiary są różne, dlatego trzeba było wykonać je co najmniej dwukrotnie i obliczać ich wartość średnią.

Wykonaliśmy wykres N=f(U), z którego odczytaliśmy długość plateau, przyrost zliczeń ΔN oraz liczbę zliczeń N_p dla środka plateau. Na podstawie odczytów obliczyliśmy nachylenie plateau wyrażone w procentach, wynoszące 14,4 %.

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

---