AEIGER, Jacek Wilczy˙ski


Jacek Wilczyński

Robert Kozak

Wrocław 28. 04. 1997


Laboratorium z fizyki

ćwiczenie nr 60

Temat: Detekcja promieniowania jądrowego za pomocą licznika Geigera-M*llera.

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było:

Zasada pomiaru:

Zasady detekcji promieniowania jądrowego opierają się na wykorzystaniu praw oddziaływania tego promieniowania z materią. Największe zastosowanie znalazły metody detekcji oparte na wykorzystaniu jonizacji i wzbudzaniu atomów ośrodka, przez który to promieniowanie przechodzi.

Zasadniczymi częściami liczników jonizacyjnych są dwie izolowane od siebie elektrody − katoda i anoda. Katodę stanowi najczęściej metalowy cylinder, a anodę cienki drut metalowy, rozciągnięty wzdłuż jego osi. Taki licznik nazywa się licznikiem cylindrycznym. Wnętrze licznika wypełnione jest czystym gazem szlachetnym lub gazem szlachetnym z niewielką domieszką par alkoholu lub chloru. Do elektrod licznika doprowadza się wysokie napięcie stałe.

Gdy na licznik nie pada promieniowanie jonizujące, rezystancja licznika jest bardzo duża − obszar między anodą i katodą stanowi przerwę w obwodzie. Przejście cząstki jonizującej przez objętość licznika rozpoczyna proces jonizacji gazu zawartego w nim i następuje rozwój wyładowania w gazie. Elektrony i jony (dodatnie) poruszają się w kierunku odpowiednich elektrod, zamykając obwód elektryczny między katodą a anodą.

Pojawia się impuls prądowy o natężeniu I, który na rezystorze R, włączonym szeregowo z licznikiem wywołuje impuls napięciowy. Impuls ten może być rejestrowany w odpowiednim urządzeniu przeliczającym (rys).

rys. Licznik jonizujący cylindryczny z układem połączeń.

W ćwiczeniu dokonywaliśmy wyznaczania charakterystyki licznika Geigera-M*llera (zależności liczby impulsów od wartości napięcia zasilającego), który jest jednym z liczników jonizacyjnych. Pracuje on dla napięć dołączonych do elektrod z zakresu, dla którego wzmocnienie gazowe nie zależy od jonizacji pierwotnej (przedział Geigera). Amplitudy wszystkich impulsów, pochodzących od cząstek dających różne jonizacje pierwotne, są wówczas jednakowe.

Ponadto w licznikach Geigera-M*llera stosuje się domieszki gazów wieloatomowych, które likwidują niepożądane fotony promieniowania ultrafioletowego oraz jony dodatnie powstałe w czasie jonizacji (skracają tzw. czas martwy − przerywają wyładowanie) − liczniki samogasnące.

Wyładowanie może być również przerwane przez odpowiedni układ elektroniczny współpracujący z licznikiem − liczniki niesamogasnące.

Prawie poziomy odcinek charakterystyki dla napięć U nazywa się „plateau” licznika. Napięcie pracy licznika Geigera obiera się w środkowej części „plateau”, gdyż dzięki niezależności szybkości zliczeń od napięcia na tym odcinku charakterystyki nie ma potrzeby stosowania stabilizowanych zasilaczy.

Nachylenie „plateau” wyraża więc względny przyrost szybkości zliczania w obszarze prostoliniowym charakterystyki (w %) przypadający na 100 V.

Oprócz impulsów pochodzących od mierzonego promieniowania występuje zawsze tzw. bieg własny licznika (tło). Bieg własny jest powodowany promieniowaniem kosmicznym, zanieczyszczeniami promieniotwórczymi materiału licznika i otoczenia oraz promieniowaniem Ziemi.

Wyniki pomiarów i obliczenia:

Wyznaczanie charakterystyki licznika Geigera-M*llera

Tabela pomiarowa:

t

U

N

[s]

[V]

[−]

100

570

1030

560

1036

550

1092

540

1062

530

1030

520

1095

510

1064

500

1139

490

1037

480

1062

470

1029

460

1082

450

1061

440

1013

430

1029

420

1034

410

1020

400

1053

390

995

380

1043

370

956

360

1046

350

985

340

977

330

1023

320

967

317

920

314

342

Charakterystyka N = f (U):

Wartości charakterystyczne dla badanego licznika:

Badanie statystycznego charakteru procesu rozpadów jądrowych

Tabela pomiarowa:

t

U

N

t

U

N

[s]

[V]

[−]

[s]

[V]

[−]

40

440

430

40

440

389

432

433

421

387

402

415

433

389

430

435

392

407

425

420

438

439

424

429

408

409

391

399

409

439

421

402

405

423

396

410

412

398

397

424

427

433

432

411

412

455

415

430

406

386

377

415

408

382

449

396

401

396

449

420

449

399

406

416

Obliczenia:

gdzie k = 7 − ilość przedziałów.

Tabela statystyczna:

przedział

ilość pomiarów

[−]

[−]

377 ÷ 389

4

389 ÷ 401

11

401 ÷ 413

14

413 ÷ 425

12

425 ÷ 437

12

437 ÷ 449

3

449 ÷ 461

4

Histogram:

Wnioski:

Na podstawie pomiarów uzyskanych w pierwszej części ćwiczenia sporządziliśmy charakterystykę licznika Geigera-M*llera, na podstawie której określiliśmy długość „plateau” (180 V). Następnie w środku „plateau” wyznaczyliśmy punkt pracy licznika jako Up = 470 V. Stwierdziliśmy, iż istnieje pewna graniczna (progowa) wartość napięcia zasilającego (U0 = 314 V), poniżej której licznik nie zlicza impulsów.

Wartość napięcia pracy licznika wyznaczona z charakterystyki (470 V) była zbliżona do tej, dla której wykonywaliśmy pomiary w drugiej części ćwiczenia (440 V).

Punkty uzyskane przez nas przy wyznaczaniu charakterystyki charakteryzowały się dość dużym rozrzutem wartości. Było to spowodowane nie tylko niedoskonałością metody pomiarowej, ale też fluktuacjami związanymi ze statystycznym charakterem procesów rozpadów jądrowych.

Dlatego też w drugiej części ćwiczenia, przy badaniu danej próbki substancji promieniotwórczej, pomiary powtórzyliśmy sześćdziesięciokrotnie, w celu zwiększenia dokładności pomiaru (średni błąd kwadratowy pojedynczego pomiaru σi = 20 impulsów, natomiast średni błąd kwadratowy wartości średniej σ = 3 impulsy). W rezultacie uzyskana przez nas wartość średnia wyniosła: Nśr = (415 ± 3) impulsy.

W celu potwierdzenia statystycznego charakteru procesu rozpadów jądrowych sporządziliśmy histogram. Stwierdziliśmy jego zbieżność z kształtem krzywej Gaussa określającej prawdopodobieństwo wystąpienia zdarzenia sprzyjającego znalezieniu się wartości rzeczywistej w danym przedziale wyników.

4

R

do wzmacniacza

izolator

anoda

katoda

C

+



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
75, WSP ZAL, Jacek Wilczy˙ski
AIROMETR, Jacek Wilczy˙ski
08, Cwiczenie 08 b, Jacek Wilczyński
fiiz21, Jacek Wilczyński
91, ZJAW FOT, Jacek Wilczy˙ski
Cwiczenie 30 d, Jacek Wilczy?ski
Lepiej usługiwać innym niż sobie, Kazania Słowa Bożego, Jacek Filończyk, 02 Usprawiedliwienie przez
Pomiary wymiarów wewnętrznych, UTP-ATR, Miernictwo dr. B.Wilczyńska
sciaga by jacek, UE IiE ISIZ, Prezentacje - Sroka, Sroczka, sizm i simeb materiały exam
Carranza Maite Wojna czarownic 01 Klan Wilczycy
Rachunkowość wykład 14, Rachunkowość - Jacek Jaworski
projekt ze środków nr2, Transport Polsl Katowice, 6 semestr, Studia 6, Materiały Jacek, Środki trans
Kinkel Tanja Synowie wilczycy
labMDOŚ10nasza, Wojciechowski Jacek
Rachunkowość wykład 4, Rachunkowość - Jacek Jaworski
moj przenosnik, Transport Polsl Katowice, 6 semestr, Studia 6, Materiały Jacek, Środki transportu, p
VIII Kazanie przesiew, Kazania Słowa Bożego, Jacek Filończyk, 01 moje kazania
Rachunkowość wykład 10, Rachunkowość - Jacek Jaworski

więcej podobnych podstron