Przyrządy służące do wykrywania i badania promieniowania źródeł promieniotwórczych.

I. Komora jonizacyjna

1.

Im większe natężenie strumienia cząstek jonizujących, tym większa jest liczba par jonów wytworzonych w gazie, w jednostce czasu.

Wykres zależności natężenia prądu I przepływającego przez komorę od napięcia między elektrodami komory.

W zakresie napięć od U₁ do U₂ otrzymujemy prąd nasycenia, tzn. wszystkie jony powstałe miedzy elektrodami docierają do nich. W tym zakresie napięć natężenie prądu I jest proporcjonalne do liczby par jonów powstałych w wyniku działania czynnika jonizującego w czasie 1s. Miarą natężenia prądu jonizującego jest spadek potencjału na wysokoomowym oporniku R. Impuls napięcia kierowany jest do wzmacniacza i rejestrowany.

2.

Naładowane okładki kondensatora połączone są z elektrometrem. Pojemność układu wynosi C.

W wyniku jonizacji cząsteczek gazu, między okładkami kondensatora, następuje stopniowe rozładowanie kondensatora (spadek potencjału między okładkami rejestrowany jest za pomocą elektrometru). Szybkość opadania wskazówki elektrometru jest proporcjonalna do liczby par jonów powstających w jednostce czasu, a więc do natężenia strumienia ..?

II. Licznik Geigera-Müllera (G-M)

Cząstka jonizująca wywołuje wewnątrz licznika jonizację gazu wzdłuż swego toru. Powstałe elektrony przyśpieszane są w polu elektrycznym między katodą i anodą; wywołują jonizację wtórna. Para jonów pierwotnych wytwarza w liczniku G-M około 10⁸ par jonów wtórnych. Powstaje chwilowy impuls prądu, który można wzmocnić i zarejestrować.

W liczniku G-M amplituda impulsu prądu nie zależy od energii cząstki (
), zaś I ograniczone jest przez rozmiary licznika, ciśnienie gazu, wielkość R oraz U.

Licznik G-M nadaje się do liczenia impulsów. Liczba impulsów rejestrowanych w jednostce czasu przez licznik G-M zależy od napięcia. Zależność tę (
) nazywamy charakterystyką licznika.

Ponieważ w praktyce nie można uniknąć wahań napięcia, należy punkt pracy licznika obrać w przedziale, w którym liczba impulsów w jednostce czasu nie zależy od napięcia. Czas od chwili rozpoczęcia wyładowania od jego wygaszenia nazywamy czasem martwym licznika (czas ten powinien być jak najkrótszy, by pomiar aktywności źródeł promieniotwórczych był dokładny).

W celu zmniejszenia czasu martwego licznika stosuje się gaszenie wyładowania: zewnętrzne lub wewnętrzne. Gaszenie zewnętrzne polega na zastosowaniu układu, który gwałtownie obniża napięcie między elektrodami licznika bezpośrednio po wyładowaniu.

Gaszenie wewnętrzne w licznikach samogasnących realizuje się przez dodanie do gazu szlachetnego par alkoholu, pochłaniających promieniowanie ultrafioletowe emitowane przez atomy wzbudzone.

III. Licznik scyntylacyjny z fotopowielaczem

Błysk światła (scyntylacje) powodują fotoefekt w fotokatodzie. Wybite fotoelektrony padają na najbliższą dynodę. Następuje wtórna emisja elektronów. Wiązka elektronów ja na drodze do anody wielokrotnie wzmacniania (10⁶ - 10⁸ razy). W cale zwiększenia liczby elektronów wtórnych, dynody są pokrywane materiałem o dużym współczynniku emisji wtórnej.

Świecenie scyntylatora, wywołane cząstką, spada w czasie. Czas zaniku fluorescencji dla scyntylatorów organicznych (polistyren) jest rzędu 10^-9s, zaś dla scytylatorów nieorganicznych (NaJ) rzędu 10^-7s.

IV. Komora dyfuzyjna

Komora dyfuzyjna służy do obserwacji torów cząstek. Płytki pokryte filcem skrapiamy alkoholem. W pobliżu oziębionej płytki powstaje przesycona para alkoholu.

Cząstki α emitowane przez źródło jonizują na swojej drodze cząsteczki. Jony stają się ośrodkami kondensacji pary alkoholu. Przy odpowiednim oświetleniu widoczne są kropelki mgły, które znaczą tor cząstek α.

V. Emulsja fotograficzna

Promieniowanie jonizujące powoduje zmiany w emulsji fotograficznej. Obserwacja torów poszczególnych cząstek przechodzących przez emulsję fotograficzną jest możliwa, ponieważ tory w emulsji są po wywołaniu zaczernione. Grubości warstw emulsji wynoszą od 0,5 do 1 mm. Zaleta tej metody: trwały ślad cząstki może być szczegółowo badany. Na podstawie śladów można określić energię cząstek.

Przyrządy • Fizyka 2002 - 2003

5

---