Проведение измерений и обработки данных

Ознакомьтесь с блок-схемой и средствами управления лабораторной установкой.

Зафиксируйте и определите начальную геометрию измерений, установив источник излучений перед детектором.

ЗАДАНИЯ:

1) Получите счетные характеристики для торцевого и цилиндрического СГМ и определите параметры счетной характеристики: напряжение порога , интервал плато (, ); коэффициент наклон плато – ; рабочее напряжение Сравните полученные значения параметров с паспортными данными.

2) Получите зависимость амплитуды импульсов напряжения от напряжения приложенного к счетчику в интервале – .

3) Оцените мертвое время для СГМ методом двух источников при напряжении , .

4) Оцените относительную эффективность регистрации в зависимости от энергии гамма-излучения.

В первом задании, контролируя по осциллографу появление импульсов, а по электронному счетному устройству число регистрируемых импульсов за время =1 с, определите значения . Затем, увеличивая значения с шагом 20–30 вольт, оцените предварительно интервал и значение коэффициента наклона плато . Уточните геометрию измерений, исходя из условия, что интенсивность регистрируемых импульсов должна быть 40–50 с^–1. При выполнении этого условия можно пренебречь потерями (просчетами) импульсов за счет фактора мертвого времени. Затем определите шаг изменения так, чтобы на счетной характеристике в интервале можно измерить 10 значений счета импульсов , =1, 2, …, 10. Получите графическое представление этой характеристики и определите ее параметры.

Во втором задании оцените форму импульса напряжения с помощью осциллографа, т.е. длительность переднего фронта и время затухания – длительность заднего фронта.

Определите значения амплитуд импульсов напряжения при напряжении , , с помощью осциллографа и постройте зависимость .

Определите оптимальную длительность отдельного измерения , предполагая, что статистическая погрешность измерений должна быть не более 5%. Случайную величину можно полагать подчиняющейся распределению Пуассона, и поэтому среднеквадратичную погрешность отдельного измерения следует оценивать по формуле .

При выполнении третьего задания для определения значения мертвого времени необходимо измерить значение , установив перед СГМ один из двух источников излучений. Затем, не перемещая первого источника, установить второй источник и измерить значение и далее удалить первый источник и измерить интенсивность потока второго источника . Далее оцените значения по формуле и оцените статистическую погрешность в соответствии с приложением.

Повторите измерения, установив сначала второй источник, затем – первый. Сравните два полученных таким образом значения мертвого времени .

При выполнении четвертого задания для оценки относительной эффективности и влияния параметров и конструкции СГМ на эффективность регистрации гамма-излучения, выполнить измерение потока гамм-излучения, например, радионуклида цезия-137 с энергией гамма-квантов =660 кэВ известной интенсивности и затем при такой же геометрии измерений источник гамма-излучения радионуклида кобальта-60 известной интенсивности, установив перед входным окном счетчика алюминиевую фольгу толщиной 0,1 0,3 мм, а затем без фольги. Статистическая погрешность измерений должна быть не более 5%, что определяет длительность измерений и вклад фонового излучения.

Для оценки зависимости относительной светосилы от геометрии измерений, а именно от расстояния между окном торцевого СГМ или поверхностью цилиндрического счетчика и поверхностного коллиматора, проведите измерения интенсивности потока гамма-излучения радионуклида, например цезия-137 или кобальта-60 при двух расстояниях между коллиматором и СГМ. Статистическая погрешность измерений не должна превышать 5%.

Результаты измерений представить в форме таблицы.

номер измерения	напряжение СГМ (В)	число импульсов за время	амплитуда импульса отн. ед.

Контрольные вопросы и задачи

Вопросы

1) Объясните механизм развития самостоятельного газового разряда в счетчике Гейгера-Мюллера.

2) Объясните механизм гашения разряда в самогасящихся счетчиках Гейгера с многоатомными газовыми компонентами и с галогенами.

3) Объясните вид наблюдаемой счетной характеристики.

4) Почему амплитуды импульсов напряжения СГМ не зависят от энергии регистрируемого излучений?

5) Объясните причины возникновения мертвого времени СГМ.

6) От каких параметров СГМ зависит мертвое время и почему?

7) Почему срок службы счетчиков Гейгера-Мюллера с многоатомными добавками к рабочему газу ограничен регистрацией не более 10¹⁰ импульсов, в отличие от галогенной добавки?

8) Почему амплитуда импульса напряжения счетчика Гейгера-Мюллера зависит от напряжения, приложенного к счетчику ?

9) Как влияет мертвое время на результат измерения интенсивности потока изучаемого излучения?

10) Почему самостоятельный разряд счетчика Гейгера-Мюллера распространяется вдоль анодной нити?

11) В чем различие в механизмах работы и назначении торцевых и цилиндрических СГМ?

12) Объясните механизм гашения разряда в счетчиках с галогеном, обеспечивающим гашение.

13) Как зависят амплитуда сигнала и мертвое время от соотношения радиусов анода и катода и давления газа в счетчике?

Задачи

1. Счетчик Гейгера-Мюллера имеет радиус катода = 1см и радиус анода
= 50мк. Счетчик наполнен аргоном при давлении 70 мм рт.ст. Оценить амплитуду импульса, если на счетчик подано напряжение V=830 В. Подвижность положительных ионов аргона в аргоне составляет 1,5 см²/В×сек для E/p=1–30 В/см×мм рт.ст. Скорость дрейфа электронов в аргоне для интервала E/p=0,25–4 В/см×мм рт.ст. составляет
(2,8 – 13)×10⁵ см/с.

2. Оценить число молекул гасящего газа диссоциирующих в данном разряде, если амплитуда импульса на выходе самогасящегося счетчика равна 10 В, а эквивалентная емкость составляет 20 пар.

3. Оценить срок службы самогасящегося счетчика Гейгера диаметром 2 см с длиной 20 см, наполненного до давления 100 мм рт. ст. смесью из аргона (90%) и спирта (10%), если счетчик считается выведенным из строя, если диссоциирует 80% молекул гасящего газа.

4. Счетчик Гейгера, диаметром 2 см, имеющий медные стенки, толщиной 200 мк, заполнен аргоном давлением 750 мм.рт.ст. Сравнить долю гамма-квантов кобальта-60, поглощенных в стенках и газе счетчика, если поток квантов направлен перпендикулярно оси счетчика.

Основная Литература

1. Абрамов А.И. Основы экспериментальных методов ядерной физики. 3-е издание/ А.И. Ляпидевский, Ю.А. Казанский, Е.С. Матусевич. М: Энергоатомиздат. Глава 4,5 §5.1, §5.3, §5.5.

2. Ляпидевский А.И. Методы детектирования излучений / А.И.Ляпидевский. М: Энергоатомиздат.– 1987 г, 408 с. Глава 8 §8.1, §8.3, §8.5.

3. Ободовский И.М. Сборник задач по экспериментальным методам ядерной физики/ И.М.Ободовский.– М.: Энергоатомиздат.– 1987, 280 с.

4. Иродов И.Е. Атомная и ядерная физика. Сборник задач. С-П. М. Лань. 2002. Глава 11. Раздел 11.4.

Дополнительная Литература

5. Векслер В., Грошев Л., Исаев Б. Ионизационные методы исследования излучений/
Векслер В. [и др.] – М-л. ГИТТЛ. 1949, 424 с.

6. Групен К. Детекторы элементарных частиц/ К.Групен.– Новосибирск: «Сибирский хронограф»,– 1999, 407 с.

7. Гришина Т.В., Климова Г.И., Михайлова О.В. Сборник задач по курсу «Методы регистрации излучений» / М. МИФИ. 1969.

Дата добавления: 2015-07-26