Изучение различных видов ионизирующих излучений и методов их регистрации (Лабораторная работа № 1)

Лабораторная работа № 1

ИЗУЧЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

И МЕТОДОВ ИХ РЕГИСТРАЦИИ

Цель работы:

1.  Изучить   различные виды ионизирующих излучений (a, b, g и др.,), их основные характеристики и единицы измерения активности ио­низирующих излучений.

2.  Изучить различные способы регистрации ионизирующих излуче­ний (ионизационная камера, пропорциональный счетчик, счетчик Гейгера-Мюллера и др.).

3.  Экспериментально исследовать счетчик Гейгера-Мюллера (типа СТС-5 или подобный).

Оборудование:

Счетчик Гейгера-Мюллера, пересчетное устройство,   секундомер, набор тонких пластин из различного материала (алюминий и стекло), штангенциркуль (или мик­рометр),  радиоактивный препарат.

 

Порядок выполнения работы:

1.  Ознакомиться с правилами работы пересчетного устройства.

2.  Снять счетную характеристику данного счетчика не используя радиоактивный препарат (снимать для напряжений на счетчике от 300 В до 650 В с шагом 50 В).

3.  Снять счетную характеристику счетчика при использовании предложенного радиоактивного препарата.

4.  Исследовать поглощение ионизирующего излучения данного ради­оактивного препарата в зависимости от толщины поглощающего материала

а) алюминиевые пластинки

б) стеклянные пластинки

Примечание: поскольку закон изменения интенсивности прошедшего через вещество излучения имеет вид

                                                                              (1)

где d - толщина вещества (через которое прошло излучение), то результаты эксперимента лучше строить в полулогарифмическом масштабе:

                                          (2)                              

т.е. по оси ординат откладывать  (No - число импульсов в отсутствие поглощающего вещества, N - при наличии поглощающего слоя неко­торой толщины d), по оси абсцисс откладывать d, тогда тангенс угла наклона графика будетравен m:

                                                                                   (3)

Литература

1.  Физический практикум под ред. проф. Ивероновой.

2.  Ю.М. Попко, Князева. Руководство к практикуму по физике.

3.  О.Ф. Кабардин. Практикум по ядерной физике.

4.  Бурсиан Э.В. Физические приборы: Учебное пособие для студен­тов физ.-мат. фак.пед.ин-тов. -М.:Просвещение, 1984.

5.  Лабораторные занятия по физике: Учебное пособие  / Гольдин Л. Л., Игошин Ф.Ф., Козел C.M. и др. / Под ред.. Гольдина Л. Л. -М.: Hayка. Главная редакция физико-математической литературы, 1983.

Краткие теоретические сведения

Газоразрядный (газовый) счетчик представляет собой электрон­ный прибор, действие которого основано на использовании явления изменения свойств газа, вследствие ионизации молекул и атомов. По принципу устройства счетчик представляет собой конденсатор с газовым наполнением пространства между электродами. Обычно счетчик конструктивно выполнен в виде металлического или стеклянного цилиндра, покрытого внутри слоем металла, по оси цилиндра натягивается нить. Металлический цилиндр используется в качестве катода (подводится «-» источника ЭДС), нить является анодом (подводится «+» источника ЭДС). Газовые счетчики обычно наполняются смесью инертных газов - неона и аргона с добавкой молекулярных газов, например, паров спирта (в качестве так называемой гасящей примеси) при пониженном давлении (100-200 мм рт. ст.).

Заряженная частица,  обладающая достаточно большой энергией, попавшая  в счетчик,  ионизирует  молекулы  газа  и выбивает из них электроны.  При некотором значении разности потенциалов на электродах счетчика  V = Vc  первичная  ионизирующая  частица вызывает в счетчике самостоятельный разряд,  т.е. такой разряд, который, возник­нув  при  помощи ионизирующей частицы,  продолжается и тогда,  когда действие внешнего ионизатора уже прекратилось.  Vc называется потен­циалом зажигания самостоятельного разряда.

Счетчики, работающие в режиме самостоятельного газового раз­ряда, принято называть счетчиками Гейгера-Мюллера..

В сильном неоднородном поле счетчика электроны и положитель­ные ионы,  созданные первоначальной частицей, образуют лавину элект­ронов и ионов.  Электроны движутся к нити,  а положительные ионы - к цилиндрическому электроду (катоду). Особенно интенсивно этот процесс ионизации происходит у нити, где градиент поля очень велик. Наряду с этим  ускоренные  положительные  ионы вызывают вторичную электронную эмиссию с катода,  который является основным источником  поддержания самостоятельного разряда.                                  Счет числа частиц,  проходящих через счетчик, возможен толь­ко в том случае, если разряд, вызванный каждой частицей, будет обры­ваться.  Это прекращение разряда достигается либо включением в  цепь счетчика высокоомного сопротивления R (в несамогасящихся счетчиках), либо добавкой  гасящей примеси (в самогасящихся счетчиках).