Порядок виконання роботи. Рис. 6 Схема експериментальної установки

Рис. 6 Схема експериментальної установки. 1- джерело гамма – випромінювання; 2- лічильник Гейгера – Мюлера; 3- блок високої напруги; 4- вольтметр; 5- пристрій для перерахування типу ПСО-2,4

Завдання 1 Вимірювання фону лічильника. Схема експериментальної установки представлена на рис. 6. Однією з характеристик лічильника є фон. Фоном лічильника називається віднесена до одиниці часу кількість імпульсів, що виникають під дією космічного випромінювання, природної радіоактивності деяких речовин, що входять до складу навколишніх тіл (наприклад, ізотоп калію), радіоактивного забруднення повітря, оточуючих тіл і стін, а також внутрішніх причин (наприклад, погані контакти в з’єднаннях електричних кіл систем, що реєструють). Величина фону лічильника при інших однакових умовах залежить від розмірів поверхні лічильника. Фон лічильника з середньо квадратичною помилкою визначається за формулою:

, (9)

де n_ф – дійсна величина розміру фону лічильника; N - зареєстрована кількість імпульсів за даний час; t - експозиція виміру.

Завдання 2. Вимірювання рахункової характеристики:

1. Перед включенням приладів у мережу варто обов'язково перевірити щоб напруга, встановлена на високовольтному випрямлячі, не перевищувала потенціалу запалювання лічильника. Включити всі прилади в мережу і дати їм прогрітися 10 хвилин.

2. Прилад ПС0-2,4 привести в режим “N” - вимірювання кількості імпульсів протягом заданого інтервалу часу. Встановити поруч із лічильником джерело випромінювання. Поступово підвищуючи напругу високовольтного джерела, визначити напругу U_зал, яка відповідає початку рахунку. Зняти залежність кількості імпульсів від напруги U на електродах лічильника. При цьому варто визначити кількість відліків (для заданого проміжку часу: t = 10 с) в секунду, через кожні 10 В, починаючи з U_зал. При різкому збільшенні швидкості рахунку наприкінці рахункової характеристики вимірювання припинити і напругу на лічильнику знизити. Час виміру вибрати таким способом, щоб відносна похибка на плато не перевищувала 3%.

3. Віддалити джерело випромінювання і виконати ті ж виміри по фоновому випромінюванню.

4. Побудувати графік рахункової характеристики. Проаналізувати отримані дані. Вибрати робочу напругу U_н приблизно в середині "плато" рахункової характеристики. Визначити довжину і нахил "плато".

Завдання 3. Вимірювання фону лічильника:

1. Подати на лічильник знайдену робочу напругу U_н.

2. Зробити вимірювання швидкості рахунку при відсутності радіоактивного препарату і розрахувати фон лічильника за формулою (9) з врахуванням середньоквадратичної похибки.

Завдання 4. Визначення часу розділення методом двох джерел:

1. Перед включенням приладів у мережу слід обов’язково перевірити, щоб напруга, встановлена на високовольтному випрямлячі, не перевищувала потенціалу запалювання лічильника. Включити всі прилади в мережу.

2. Віддалити всі радіоактивні джерела і ретельно виміряти швидкість рахунку фону n_ф.

3. Помістити поруч із лічильником одне з джерел g - квантів. Виміряти швидкість рахунку від першого джерела n₁.

4. Не міняючи положення першого джерела, помістити в тримач друге джерело. Виміряти швидкість рахунку від двох джерел n₁₂.

5. Не міняючи положення другого джерела, віддалити перше джерело і виміряти швидкість рахунку від другого джерела n₂.

6. Забрати друге джерело. Провівши повторні виміри швидкості рахунку фону, переконатися в тому, що за час виміру фонові умови опромінення лічильника не змінилися.

7. Вимірювання значень n_ф., n₁, n₁₂, n₂. можна проводити декілька разів, обираючи різні часові інтервали. Дані записати в таблицю. Час рекомендується вибрати таким, щоб відносна статистична похибка кількості імпульсів від одного джерела не перевищувала 0,5%.

8. Визначають похибку . Як похибку визначення числа підрахованих імпульсів можна взяти статистичну похибку. Отримані значення τ _k треба усереднити з урухуванням ваги кожного виміру. Вага знаходиться за формулою:

(10)

Среднезважене значення визначається як:

(11)

Як похибку результату можна взяти середню статистичну похибку

(12)

Величина прорахунків визначається з графіка прорахунків. Слід побудувати графік (з однаковим масштабом по осях координат) залежності сумарного рахунку від числа відліків, які повинні були б вийти в результаті простого сумарного підрахунку від джерел. Величина прорахунку визначається по відхиленню відповідної ординати від точки на прямій з нахилом в 45°.

Завдання 5. Вимірювання "мертвого часу” і часу відновлення за допомогою осцилографа:

Прилади і препарати: лічильник Гейгера-Мюлера (ГМ), високовольтний випрямляч (ВВ), свинцевий будиночок (Б), радіоактивний препарат (П), осцилограф, підрахунковий пристрій (ПП).

Для визначення роздільної здатності лічильника, використовується установка, функціональна схема якої наведена на рис. 7.

Рис. 7. Функціональна схема установки для визначення роздільної здатності лічильника.

При виконанні роботи необхідно:

1. Ввімкнути відповідно до інструкції прилади і дати прогрітися установці протягом 10 хвилин.

2. Помістити поруч із лічильником джерело γ-квантів. Подати на лічильник робочу напругу. Варіюючи тривалість і рівень запуску чекаючої розгортки осцилографа, одержати осцилограму імпульсів на виході лічильника Гейгера-Мюллера, аналогічну осцилограмі (рис. 5). Виміряти за допомогою осцилографа час відновлення і “мертвий” час.

Завдання 6. Визначення часу розділення лічильника методом осцилографа.

1. Для оцінки часу розділення лічильника за допомогою осцилографа необхідно визначити чутливість або поріг спрацьовування електронного рахункового пристрою ПС0-2,4. Для цього треба подати на електроди лічильника напругу, яка дорівнює потенціалу запалювання U_зап Змінюючи напругу через 1-5 В від значення U_зап , виміряти за допомогою осцилографу амплітуду імпульсу в момент, коли починається реєстрація імпульсів рахунковим приладом ПСО-2,4. Це значення і буде відповідати порогові спрацьовування підрахункового пристрою.

2. Порівнюючи амплітуду імпульсів напруги від лічильника, що отримана експериментально з допомогою осцилографа, і поріг спрацьовування, зробити висновок про співвідношення t_м і t_p.

3. Визначити, як залежать t_м і t_p від робочої напруги на лічильнику. Для цього досить зняти осцилограми, аналогічні рис. 5, для двох значень робочої напруги, що значно відрізняються.

4. Порівняти значення t_м із значенням, отриманим відповідно до завдання 3.

Обробка результатів:

1. Побудувати рахункову характеристику лічильника Гейгера-Мюлера, відкласти статистичні похибки вимірюваних величин.

2. Обчислити час розділення лічильника t_p, оцінити статистичну похибку цього результату.

3. Порівняти отримане значення зі значенням t_м і значенням t_p, виміряними за допомогою осцилографу.

Контрольні запитання

1. Пристрій лічильника Гейгера-Мюлера.

2. Процес розвитку розряду в газонаповненому лічильнику. Залежність числа збираних пар іонів від напруги, прикладеної до лічильника.

3. Реєстрація заряджених частинок іонізаційною камерою.

4. Реєстрація заряджених частинок пропорційними лічильниками.

5. Реєстрація заряджених частинок лічильником Гейгера- Мюлера.

6. Якими газами наповнюються газорозрядні лічильники і чому вибираються саме ці гази?

7. Способи гасіння розряду в лічильнику Гейгера-Мюлера.

8. Схема включення лічильника Гейгера-Мюлера. Як вибирається величина опору, що гасить?

9. Мертвий час і час відновлення лічильника Гейгера-Мюлера. Вирішуючий час. Формула зв'язку між дійсним і спостережуваним підрахунком.

10.Переваги та недоліки лічильника Гейгера-Мюлера.