Принцип дії сцинтиляційного лічильника

Лічильник частинок є найважливішим елементом установки.

При попаданні α - частинки від радіоактивного джерела И на сцинтилятор С в ньому фіксується світловий спалах. В результаті фотоефекту з фото-катода ФК виривається один або декілька фотоелектронів, які під дією прискорюючого електричного поля отримують додаткову енергію і потрапляють на перший електрод (перший діод Д1). При зіткненні електронів з поверхнею діодів з них вибиваються вторинні електрони. Напруга на фотопомножувач (U=1500B) подається таким чином, що від діода до діода потенціал поступово підвищується (через 100-150 В). Форма і розташування діодів вибирається так, щоб електричне поле не тільки прискорювало, але і фокусувало електрони на наступний діод. Кількість електронів наростає від діода до діоду, і на виході фотопомножувача - аноді - з'являється могутній електричний імпульс, який реєструється перерахунковим приладом. Фотопомножувач є малоінерційним приладом, тому число світлових спалахів строго пропорційне числу імпульсів, реєстрованих приладом.

 

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

 

У якості альфа-радіоактівного джерела в лабораторній роботі використовується ізотоп плутонію-238, період піврозпаду якого складає 87,75 років, а також застосовуються вищеописані прилади і методика розрахунку шуканих величин.

У комп’ютерному варіанті даної роботи достатньо точно моделюються умови проведення дослідів, датчик числа імпульсів з деяким розкидом генерує значення N, пропорційні часу експозиції, при зміні відстані Х число імпульсів N монотонно зменшується, відтворюючи криву поглинання, близьку до теоретичної.

При цьому від ретельності проведення дослідів залежить достовірність експериментальної кривої і, як наслідок, правильність одержаних результатів. Експериментатору надається можливість самому вибирати послідовність виконання вимірювань, індивідуальний час експозиції, повторювати досліди будь-яку кількість разів.

 

1. Навести курсор на «Вимірювання», натиснути ліву клавішу мишки. При цьому на дисплеї Вашого комп’ютера з’явиться схема вимірювального осередку, а також секундомір, табло лічильника числа імпульсів, регулятор відстані Х від джерела до лічильника, шкала з 20 поділками (кожен крок шкали відповідає 2 мм), а також покажчик відстані Х.

2. Встановити α – препарат впритул до сцинтилятору (x = 0) і зробити декілька пробних вимірювань числа імпульсів за час t = 3, 4, 5 або більше секунд. При цьому треба натискати «Стоп» зразу ж при появі відповідного числа секунд. Вибрати час індексації, який зручний саме для Вас, і всі подальші вимірювання проводити для даного часу рахунку.

3. Виміряти 5 разів число імпульсів N(x) за вибраний час. Знайти середнє значення , всі результати вимірювань і розрахунків заносити в таблицю (див. звіт).

4. Переміщаючи курсором препарат кожного разу на 2 мм «Вгору» проводити вимірювання в аналогічній послідовності до тих пір, поки середнє число імпульсів не зменшиться до деякого постійного рівня (фону). Розрахувати середнє значення рівня фону для Ваших умов дослідів. Для кожного Х підрахувати різницю і занести в таблицю. Одержану величину числа імпульсів необхідно скоректувати на одиничний тілесний кут по формулі , де - поправка, що враховує зменшення тілесного кута при зростанні відстані між джерелом α-частинок і лічильником (для використовуваної установки параметр розрахований і приведений в таблиці звіту). Розраховані значення занести в таблицю і побудувати на міліметрівці графік кривої поглинання

5. Визначити з побудованого графіка величину екстрапольованого пробігу R₁ альфа-часток в повітрі. Оскільки використовуваний в даній роботі радіоактивний препарат плутонію покритий захисною плівкою з двоокису титанy TiO₂, то, перш ніж потрапити в повітря, частинка проходить шар плівки. У зв’язку з цим, при розрахунку енергії а-частинки за допомогою графіка (рис.3), використовується величина R₁’, яка називається приведеним екстрапольованим пробігом і рівна

де - повітряеквівалентна товщина захисної плівки;

l₀ - товщина плівки (1,7 мікрометри),

- коефіцієнт, що характеризує гальмівну здатність в порівнянні з гальмівною здатністю повітря.

6. По графіку R₁’(х) (див. Рис.3) визначити енергію α-частинок E_эксп в мегаелектроновольтах.

7. Використовуючи значення періоду напіврозпаду ізотопу плутонію ( T=87,75) років, визначити за законом Гейгера – Неттола (1) теоретичне значення енергії α-частинки Е_теор.

8. Оцінити відносну похибку визначення енергії У разі значної розбіжності теоретичного і експериментального значення енергій повторити вимірювання, збільшивши час експозиції.

9. Зробити висновки по роботі.

 

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Що являє собою α-частинка? Які її основні характеристики?

2. Як залежить період піврозпаду ядра від енергії α-частинки?

3. Які основні види втрат енергії мають місце при проходженні зарядженої α-частинки через речовину?

4.Що таке середній пробіг, екстрапольований пробіг і приведений екстрапольований пробіг? Чому при оцінці пробігу α- частинки слід вводити поправку на тілесний кут?

5. Який принцип роботи фотоелектронного помножувача?

 

З В І Т

по лабораторній роботі №

Дослідження α-распаду радіоактивного ізотопу плутонію

 

Студент___________________

Група ______________________

Дата ________________________

Викладач……………………

На внутрішніх сторінках:

1. Розрахункова формула Гейгера-Неттола.

2. Таблиця результатів вимірювань