Ознакомление с содержанием темы школьного курса физики 11 класса "Квантовая физика". Выполнение демонстрационных опытов "Получение спектральных цветов и их сложение", "Внешний фотоэффект", страница 9

Счетная трубка представляет собой стеклянный или метал­лический баллон цилиндрической формы с двумяэлектро­дами (рис. 16). Катодом является либо металлический бал­лон, либо проводящий слой, нанесенный на внутреннюю поверхность стеклянного баллона. Анодом служит небольшая тонкая металлическая проволока, натянутая вдоль оси баллона.

Внутреннее пространство баллона заполнено специальной газовой смесью (аргон и пары спирта), находящейся под давлениемпорядка 100 мм рт. ст.

Напряжение на электродах счетчика выбирается такой величины, чтобы в сильном неоднородном поле вблизи нити могла возникнуть ионизациягаза ударом электронов. При попадании в счетчик ионизирующей частицы происходит первичная ионизация газа. В ре­зультат; последующей ионизации ударом ток в счетчике резко возрастает.  Этот ток, про­ходя через высокоомный резистор, создает на последнем значительные импульсы напря­жения, которые через разделительный конденсатор поступают на вход усилителя низкой частоты. После усиления они воспроизводятся громкоговорителем в виде громких щелч­ков.

Благодаря специальному подбору состава газа («гасящая» смесь) возникший самостоятельный разряд прекращается. Образовавшиеся ионы в течение очень короткого вре­мени (порядка 10-3 -.10 -4 сек) нейтрализуются на электродах, и счетчик оказывается готовым к регистрации новой частицы.

С подготовленной установкой демонстрируют следующие опыты.

1.  Обнаружение космического фона

На счетчик подают постоянное напряжение порядка 350 - 380 В. Радиоактивный ис­точник удаляют возможно дальше от счетчика и, несмотря на это, громкоговоритель вос­производит редкие щелчки. Они возникают в результате попадания в счетную трубку кос­мических лучей и незначительных радиоактивных излучений окружающих тел. Число им­пульсов, регистрируемых Учетчиком в течение одной минуты, называют естественным фоном.

2.Регистрация радиоактивных излучений

К счетной трубке подносят радиоактивный препарат (например, соли калия). Часто­та щелчков резко увеличивается. Это объясняется действием на счетчик бета-частиц и гам­ма-лучей (альфа частицы данным счетчиком не регистрируются).

3. Работа счетчика в различных областях напряжения

Около счетчика устанавливают радиоактивный препарат. Напряжение на счетчике плавно и медленно увеличивают от 0 до 380 В и демонстрируют три области работы счет­чика.

а) Область нижних напряжений

При низких напряжениях, порядка 200—300 В, счетчик работает как ионизационная камера. Первичные ионы, возникающие в счетчике под действием ионизирующих частиц,

движутся к электродам со скоростями, недостаточными для ионизации ударом, и образуют очень слабые импульсы тока, которые не регистрируются.

б) Пропорциональная, область

Напряжение на счетчике очень плавно увеличивают до тех пор, пока громкоговори­тель не начнет издавать слабые щелчки. В этом случае напряженность электрического поля окало нити счетчика становится достаточной для возникновения ионизации ударом, в ре­зультате чего разряд в счетчике приобретает лавинный характер Число ионов резко воз­растает, и импульсы тока после усиления регистрируются громкоговорителем в виде сла­бых и редких щелчков различной громкости. При этом напряжении величина импульса пропорциональна числу ионов, образующихся при первичной ионизации, и можно легко различать частицы, производящие неодинаковую ионизацию.

в) Область Гейгера

При дальнейшем увеличении напряжения заметно увеличивается частота и громкость импульсов, причем пропорциональность между величиной импульса и первичной ионизацией нарушается: все импульсы становятся одинаковыми.