RW60 - fizyka laborki - sprawozdania różne - ba-81

RW60.DOC
(61 KB) Pobierz
POLITECHNIKA WROCŁAWSKA
INSTYTUT FIZYKI
Remigiusz Wagner
Sprawozdanie z ćwiczenia nr 60
Temat: Detekcja promieniowania jądrowego za pomocą licznika
Geigera-Mullera.
Wydział
Elektroniki
Data: 12.03.1996
Ocena:
Rok I
1.CELE ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest:
-zapoznanie się z zasadami detekcji promieniowania jądrowego,
-wyznaczenie parametrów licznika G-M,
-zapoznanie ze statystycznym charakterem procesów rozpadów jądrowych.
2.WSTĘP TEORETYCZNY
Promieniotwórczością nazywamy zjawisko spontanicznej emisji promieniowania jądrowego z jąder
atomowych. Wynikiem rozpadu promieniotwórczego są zmiany natury chemicznej, zachodzące w
pierwiastkach promieniotwórczych. Po emisji   - + lub po wychwycie E, jądra macierzyste
przekształcają się w jądra nowych pierwiastków.
Obecnie znamy kilka rodzajów promieniowania jądrowego:
1. Cząstki są to dwukrotnie zjonizowane atomy helu, czyli jądra helu. Ładunek tej cząstki
wynosi +2e, a liczba masowa A=4. Energia początkowa cząstki  (energia w chwili emisji) zmienia
się w granicach od 4 do 9 meV, w zależności od jądra - emitera. Prędkość ich wynosi około 107 m/s.
Odległość jaką przebywa cząstka do całkowitego wytracenia energii wynosi 6-7 cm w powietrzu w
warunkach normalnych. Cząstka  ulega niewielkim odchyleniom w obecności pól elektrycznych i
magnetycznych. Pochłaniane są całkowicie przez arkusz papieru i bardzo cienkie folie metalowe.
Cząstki te posiadają silne właściwości jonizacyjne.
2. Cząstki - to strumień elektronów wyrzucanych z jąder atomów z prędkościami od 100 tys. do 300
tys. km/s. Maksymalna energia cząstek zawiera się w granicach od 0,01 do 10 MeV. Masę tej cząstki
pomijamy, gdyż jest 2000 razy mniejsza od masy protonu i neutronu.
3. Cząstki + to strumień dodatnich elektronów (pozytonów) o ładunku równym +e i masie równej
masie elektronu. Ich maksymalne energie osiągają wartości 0,05-4 MeV.
4. Cząstki  to kwanty energii (fotony) wyrzucone z jądra z prędkością rozchodzenia się światła.
Długość fal zawarta jest w granicach 510-13-410-11 m. Ich natura jest taka sama jak promieniowania
rentgenowskiego. Energia promieni  leży w granicach 0,05-5 MeV. Promieniowanie  towarzyszy
najczęściej rozpadowi , rzadziej .
5. Wychwyt E. Proces polegający na wychwyceniu przez jądro elektronu z orbity K, a rzadziej z
orbity L.
W wyniku emisji promieniowania jądrowego zmniejsza się liczba jąder pierwiastka ulegającego
rozpadowi. Liczba jąder, które uległy rozpadowi dN(t) w czasie t i t+dt jest wprost proporcjonalna do
liczby jąder, które przetrwały N(t) i odstępu czasu dt.
dN(t) = -N(t)dt , gdzie  jest współczynnikiem proporcjonalności.
Promieniowanie jądrowe jest wykrywane przez różne detektory, które pozwalają na śledzenie i
utrwalenie toru cząstki bądź rejestrują jedynie fakt przejścia cząstki przez detektor. Największe
zastosowanie znalazły detektory oparte na wykorzystaniu jonizacji i wzbudzeniu atomów ośrodka,
przez który to promieniowanie przechodzi. Zasadniczymi częściami licznika jonizacyjnego są dwie
izolowane od siebie elektrody - katoda i anoda. Katodę stanowi najczęściej metalowy cylinder, a
anodę cienki drut metalowy, rozciągnięty wzdłuż jego osi. Wnętrze licznika jest wypełnione czystym
gazem szlachetnym (np. argonem), czasem z domieszką par alkoholu lub chloru. Do elektrod licznika
przykłada się wysokie napięcie stałe do 2000V. Dzięki takiej geometrii elektrod w liczniku
cylindrycznym uzyskuje się szczególnie korzystny rozkład pola elektrycznego między anodą a katodą.
Natężenie pola jest bardzo silne w pobliżu anody i szybko maleje podczas zbliżania się do katody.
Gdy na licznik nie pada promieniowanie jonizujące, rezystancja licznika jest bardzo duża - obszar
między anodą a katodą stanowi przerwę w obwodzie. Przejście cząstki jonizującej przez objętość
licznika rozpoczyna proces jonizacji gazu zawartego w nim i następuje rozwój wyładowania w gazie.
Elektrony i jony (dodatnie) poruszają się w kierunku odpowiednich elektrod, zamykając obwód
elektryczny między katodą a anodą. Pojawia się impuls prądowy o natężeniu I, który na rezystorze R,
włączonym szeregowo z licznikiem, wytwarza impuls napięciowy
U = I R.
Impuls ten może być rejestrowany w odpowiednim urządzeniu przeliczającym.
3. SPRAWDZENIE CHARAKTERYSTYKI LICZNIKA G-M.
Charakterystyką licznika G-M nazywamy zależność liczby impulsów N, zarejestrowanych przez
licznik w jednostce czasu, od napięcia zasilającego U. „Plateau” licznika nazywamy prawie poziomy
odcinek charakterystyki. Napięcie pracy licznika dobiera się w jego środkowej części.
Przeprowadzone przez nas pomiary dotyczą biegu własnego licznika (tła powodowanego
promieniowaniem kosmicznym, zanieczyszczeniami promieniotwórczymi materiału licznika i
otoczenia oraz promieniowaniem Ziemi), bez obecności preparatu promieniotwórczego.
Wyniki pomiarów zliczeń impulsów po zadanym czasie (t=100 s.) w zależności od napięcia:
i
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16
Uzas 460 450 440 430 420 410 400 390 380 370 360 350 340 330 320 310
Ni 116 137 127 138 109 148 122 132 113 125 100 98 130 0
0
0
d
- -21 -10 +11 -29 +39 -26 +10 -19 +12 ...
Plik z chomika:
ba-81
Inne pliki z tego folderu:
ĆWICZ14.DOC (1054 KB)
ĆWICZ31.DOC (778 KB)
TEST_11.DOC (217 KB)
 Lab3.doc (492 KB)
Badanie podłużnych fal dzwiękowych w prętach.doc (69 KB)




Inne foldery tego chomika:

ćw 17 Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego przy pomocy wahadła matematycznego
 ćw 77 POMIAR ODLEGŁOŚCI OGNISKOWYCH SOCZEWEK
 ściągi
 wykład
Zgłoś jeśli naruszono regulamin





Strona główna
Aktualności
Kontakt
Dział Pomocy
Opinie


Regulamin serwisu
Polityka prywatności
Copyright © 2012 Chomikuj.pl