Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Порядок выполнения работы. ВНИМАНИЕ! Высокое напряжение на выходе прибора опасно для жизни



ВНИМАНИЕ! Высокое напряжение на выходе прибора опасно для жизни. Поэтому категорически запрещается вытаскивать из разъемов соединительные кабели и вынимать счетчик из гнезд крепления.

1. Перед включением установки в сеть убедитесь в отсутствии видимых, повреждений прибора. Ручку регулировки напряжения установите в крайнее левое положение. Для включения прибора необходимо нажать любую белую клавишу правого клавишного переключателя так, чтобы отжалась красная клавиша "Накал".

2. После 1-2-минутного прогрева нажатием на любую белую клавишу левого переключателя включите анодное напряжение. При этом должны загореться индикаторные лампочки, декатроны пересчетной схемы и секундомера.

3. Проверьте правильность работы пересчетной схемы, для чего, нажав на клавишу "Сброс", установите все декады в нулевое положение, а затем - нажмите на клавишу "Проверка". При этом на вход пересчетной схемы будут поступать импульсы с частотой 50 Гц. Через минуту нажатием на клавишу "Стоп" остановите пересчетную схему. Исправная схема должна показывать 3000 - 30 отсчетов.

4. Убедившись в правильности работы пересчетной схемы, сбросьте декады в нулевое положение. Прибор готов к работе.

5. Изменяя через 40 В напряжение на счетчике в интервале 300-500 В, снимите счетную характеристику. Подсчет количества частиц космического излучения, зарегистрированных счетчиком, производите в течение 100 с.

6. Полученные результаты представьте графически с учетом статистической погрешности измерения (точки на графике представить в виде интервалов ).

7. С помощью линейки определите геометрическое сечение счетчика и, принимая, что эффективность счетчика не превышает 5%, оцените интенсивность фона частиц космического излучения.

8. Сделайте выводы по работе.

 

Вопросы для самоконтроля

I. Какие режимы работы возможно осуществить в газонаполненном счетчике?

2. Почему анод счетчика изготовлен в виде тонкой нити или острия ?

3. Охарактеризуйте состав и свойства космического излучения.

4. Как определить оптимальное напряжение для данного счетчика?

5. Что такое электронно-фотонный ливень?

6. Возможно ли получить счетную характеристику, используя радиоактивный препарат?

7. Объясните назначение всех элементов схемы, представленной на рис. 2.4.

 

 

Лабораторная работа 3

Изучение работы сцинтилляционного детектора

 

Цель работы: ознакомиться с работой сцинтилляционного счетчика, снять его счетную характеристику по космическому излучению.

Приборы и принадлежности: сцинтилляционный детектор излучения с пересчетным устройством и высоковольтным источником питания; источником излучения служит космический фон.

 

Общие указания

Принцип действия сцинтилляционных счетчиков в корне отличен от механизма действия счетчиков газоразрядных. Сцинтиллировать в переводе с английского языка значит сверкать, искриться. Работа сцинтилляционных счетчиков основана на регистрации вспышек видимого света, возникающих при попадании заряженных частиц в некоторые вещества. Вещества, обладающие свойством испускать свет при попадании в них заряженных частиц, называют сцинтилляторами. Для регистрации сцинтилляций применяют фотоэлектрические умножители (ФЭУ), позволяющие преобразовывать свет в электрический импульс и усиливать этот импульс в десятки миллионов раз. Сцинтиллятор и фотоумножитель представляют собой основные элементы сцинтилляционного детектора.

Заряженная частица, проходя через сцинтиллятор, наряду с ионизацией атомов и молекул, возбуждает их. Возвращаясь в невозбужденное (основное) состояние, атомы испускают фотоны. Детектирование нейтральных частиц ( -квантов, нейтронов) происходит по вторичным заряженным частицам, образующимся при взаимодействии нейтронов и -квантов с атомами сцинтиллятора.

В качестве сцинтилляторов используются различные вещества (твердые, жидкие, газообразные). Большое распространение получили пластики, которые легко изготовляются, механически обрабатываются и дают интенсивное свечение. Важной характеристикой сцинтиллятора является доля энергии регистрируемой частицы, которая превращается в световую энергию (конверсионная эффективность ). Наибольшими значениями обладают кристаллические сцинтилляторы: NaJ , активированный ,антрацен и . Другой важной характеристикой является время высвечивания , которое определяется временем жизни на возбужденных уровнях. Интенсивность свечения после прохождения частицы изменяется экспоненциально:

,

где - начальная интенсивность. Для большинства сцинтилляторов лежит в интервале с. Короткими временами свечения обладают пластики. Чем меньше , тем более быстродействующим может быть сделан сцинтилляционный счетчик.

Для того, чтобы световая вспышка была зарегистрирована ФЭУ, необходимо, чтобы материал сцинтиллятора был прозрачен для собственного излучения, а спектр излучения сцинтиллятора совпадал со спектральной областью чувствительности фотокатода ФЭУ.•

Для регистрации медленных нейтронов в сцинтиллятор добавляют Li или В. Изотоп 6Li , входящий в состав естественного Li , как и В, имеет большое сечение поглощения нейтронов, которое сопровождается реакцией:

.

Для регистрации быстрых нейтронов используются водородсодержащие сцинтилляторы.

Для спектрометрии - квантов и электронов высокой энергии используют , обладающий большой плотностью и высоким эффективным атомным номером.

Достоинства сцинтилляционных детекторов: высокая эффективность регистрации различных частиц (практически 100%); быстродействие; возможность изготовления сцинтилляторов различных размеров и конфигураций; высокая надежность и относительно невысокая стоимость. Благодаря этим качествам сцинтилляционные счетчики широко применяются в ядерной физике, физике элементарных частиц и космических лучей, в промышленности (радиационный контроль), дозиметрии, радиометрии, геологии, медицине и т. д.

Проследим теперь последовательно, как энергия, оставляемая частицей в сцинтилляторе, преобразовывается в электрический сигнал. На рис. 3.1 изображена схема современного, сцинтилляционного детектора. Чтобы "не потерять" излученный свет, необходим хороший контакт ФЭУ со сцинтиллятором, В сцинтилляционных счетчиках небольших размеров сцинтиллятор непосредственно приклеивается к фотокатоду ФЭУ. Все остальные его стороны покрываются слоем светоотражающего вещества. В сцинтилляционных счетчиках больших размеров используют световоды (обычно из полированного органического стекла).

Как уже было сказано выше, фотоумножитель в сцинтилляционном счетчике играет двоякую роль: он преобразует световой импульс в электрический и затем усиливает этот электрический- импульс. В соответствии с этим в нем используются два физических явления - фотоэффект и вторичная электронная эмиссия.

Схема сцинтилляционного детектора с фотоумножителем показана на рис. 3.1.


Рис.3.1.

Квант света попадает на фотокатод. Сейчас разработано множество типов фотокатодов, чаще всего они изготовляются на основе соединений щелочных металлов с сурьмой. Такой слой особенно чувствителен к свету сцинтилляций, обладая малой работой выхода. Благодаря внешнему фотоэффекту, кванты выбивают электроны, которые разгоняются приложенным напряжением (и одновременно фокусируются) на промежутке до следующего электрода-первого динода. Поверхность динода покрыта слоем вещества, для которого велик коэффициент вторичной эмиссии , т.е. число электронов, выбиваемых одним падающим электроном. Величина зависит от энергии падающих электронов и при ускоряющем потенциале 100 В составляет . Выбитые электроны летят ко второму диноду, ускоряясь приложенным напряжением, и процесс повторяется. Если ФЭУ имеет 10 динодов, то на последний электрод - анод приходит в среднем электронов, вызванных всего одним электроном, вылетевшим из фотокатода. На рис. 3.1 показан и способ подачи на электроды ФЭУ с помощью источника (U. =500-2000 В) и делителя из сопротивлений ускоряющего напряжения. Электрический импульс с анода поступает на электронную схему и в конце на экран анализатора или пересчетный прибор.

Источником излучения в данной работе служит поток частиц, образованных в атмосфере в результате взаимодействия частиц космического излучения с ядрами атомов. Подробно э.тот процесс описан в работе 2 настоящих методических указаний.

 




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.