Диплом жұмысы тақырыбы: Радиоактивті сәулелерді газ разрядты санауыштар көмегімен тіркеу


Вильсон камерасы. Көпіршікті камера



бет3/3
Дата22.06.2016
өлшемі1.6 Mb.
#153017
түріДиплом
1   2   3

Вильсон камерасы. Көпіршікті камера.

А) Жылдам қозғалатын зарядталған бөлшектерді тіркеу үшін Вильсон камерасы қолданылады (2.6- сурет). Камера-жабық ыдыс 1 ішінде поршен 5 орналасқан. Камера ішіндегі құбылыстарды көруге, суретке түсіруге болады. Камера газбен және қаныққан су буымен немесе спирт буымен толтырылған. Егер поршенді тез төмен түсіріп, газбен будың көлемін арттырса, адиабаталық салқындау жүреді. Адиабаталық салқындау кезінде су немесе спирт буы аса қаныққан күйге келеді.

Осындай күйде тұрған бу арқылы зарядталған бөлшек жүріп өтетін болса, онда ол жолындағы аса қаныққан буды конденсация құбылысына ұшырытып, конденсация центрлерін түзеді. 2-зарядталған бөлшектер көзі. Мұндай конденсация центрлерін зарядталған бөлшектердің әсерінен пайда болған газ немесе бу иондары түзеді. Егер зарядталған бөлшектердің камера арқылы жүрген мезгілінде газ немесе буға жарық түсірілсе, онда зарядталған бөлшектердің ізі көрінеді. Вильсон камерасын Д.В.Скобельцын магнит өрісіне орналастырып, зарядталған бөлшектердің таңбасын анықтайды. Камера ішінде қалдырылған іздерін фотоға түсіре отырып, зарядталған бөлшектердің жүрісін байқау автоматтандырылған.

2.6-сурет.

Б) Осы кезде Вильсон камераларымен қатар зарядталған бөлшектерді тіркеу үшін көпіршікті камералар қолданылып келеді (2.7-сурет).

2.7-сурет.

Оны 1952 жылы Д. Глейзер жасаған. Бұл құралдардың жұмыс істеу принципі мынадай. Зарядталған энергиясы жоғары бөлшектер камера ішіндегі сұйық арқылы өткенде өз траекториясының бойында бу пайда болу центрлерін түзеді. Егер камера ішіндегі сұйық аса қыздырылған болса, онда бу пайда болу центрлерінде бу көпіршіктері туады.бұл көпіршіктерді көзбен көруге немесе фотоға түсіруге мүмкіндік бар. Камерадағы аса қыздырылған сұйық сутегі, азот, пропан, пентан және т.с.с болады. Көп қолданылып жүрген сұйықтардың бірі-пропан. Жұмысшы температурасы 65 сС, қысымы 35-40 атм. Осы күнгі қолданылыпжүрген көпіршікті камералардың диаметрі 5 м-ге жуық.

ІІІ-тарау. Газ разрядты санауыштар және олардың көмегімен радиациялық сәулелерді тіркеу.

Газдық күшею механизмін қарастыру кезінде көрсетілгендей санауышта потенциалдар айырымының артумен газдық күшею коэффициенті М тез өседі, ал оының артуымен нөсердің дамуында фотоионизация маңызды орынға ие бола бастайды. Сол себептен күшеюдің толық коэффициенті Мγ күшею коэффициенті М-нен едәуір артық болады. Өйткені Мγ-ның көбейтіндісі өседі. Сонымен, потенциалдар айырымының белгілі бір Uзаж мәнінде Мγ шамасы 1-ге тең болып қалуы мүмкін. Сол кезде газдық күшеюдің толық к\оэффициенті Мγ шексіз үлкен болады. Бұл дегеніміз, санауышта өздігінен тұтанатын үздіксіз разряд пайда болатындығын білдіреді. Мұндай разрядтың тоғы шексіз үлкен бола алмайды, өйткені санауышта көлемдік заряд пайда болып, ол жіп айналасындағы өрісті өзгертіп оны төмендетеді және соның салдарынан газды қкүшеюдің толық коэффициенті де кемиді. Егер өздігінен тұтанатын разрядты сөндіру мүмкін болса, ол санауышты иондаушы бөлшектерді тіркеу үшін қолдануға болады.


3.1. Өздігінен өшпейтін санауыштар .

Жіңішке жіпті және өзіндік разряд тұтануға жеткілікті кернеу түсірілген цилиндрлік санауышта болатын процесті сапалы түрде қарастырамыз. Санауыш 3.1-суретте көрсетілгендей өлшеу құралына қосылған. Оның RC тұрақтысы оң иондардың анодтан катодқа дейінгі қозғалыс уақытынан көп есе үлкен болсын делік. Зарядталған бөлшектің санауышта тудырған электрондары мен иондары электродтарға қарай қозғалады. Электрондар қозғалыс кезінде жаңа электрондар мен иондар және қозған күйдегі газ молекулаларын тудырып, 10сек ішінде жіпке жетеді. Бұл молекулалар қысқа толқынды сәуле шығарады. Ол сәулелер катодқа фотоэлектрондар немесе газ молекуласында жұтылып фотоэлектрондар шығарады.



3.1-сурет.

Сонымен өте аз уақыт ішінде санауыш разряд туындайды. Осыдан бірнеше электрон-фотондық нөсер кезінде туындаған оң иондар қозғалыссыз өз орындарында қалып қояды, өйткені олардың қозғалғыштығы электрондардың қозғалғыштығынан едәуір есе аз. Негізінен екінші реттік ионизация жіп айналасында туындайды және осының салдарынан жіп айналасында оң зарядтардың жиынтығы түзіледі. Ол жіп айналасындағы өріс кернеулігін кемітіп, жаңа электрон-фотондық нөсердің туындауына кедергі жасайды. Туындаған иондар катодқа қарай қозғалады. Олардың есебінен конденсатор зарядталады және санауыштың потенциялдар айырмасын төмендетеді, алайда сонымен қатар көлемдік газдың әсері катодқа иондар жақындаған сайын кеми түседі. Катодқа шамамен 10-7 см арақашықтыққа жақындаған кезде иондар бейтараптанып, қозған күйдегі молекулалар түзіледі [6].

Қозған күйлердің энергиялары электрондардың катодтан шығу жұмысынан немесе өзге молекулалардың ионизация энергиясынан артық болсын. Сонда иондар катодқа жақындаған кезде электрондар туындауы мүмкін. Егерде бұл кезде санауыштағы кернеу, сыйымдылық зарядын есепке алғанда, Uзаж жоғары болса, санауышта қайтадан разряд басталады. Бұл процесс, сыйымдылықтағы заряд мөлшері қорытқы потенциал айырымы Uзаж -дан төмен болғанша өз жалғасын таба береді. Газ разрядтың әрбір кезекті сатысында иондар саны кеми береді. 3.1-суретте конденсатордағы зарядтың жинақталу процесі келтірілген.

Жекелеген сатылар ретінде разрядты бұлай түсіндіру онша дұрыс емес, өйткені, процестің жеке-дара сатылары бір-бірімен беттесіп кетуі де мүмкін. Оның себебі электрондар, иондар катодқа жеткенге дейін электрон-фотондық нөсерлердің әсерінен жеке атом немесе молекулалық сәулеленуі кезінде туындайды. Демек, разрядты токтату үшін С конденсатор Q~(U0-Uзаж) С зарядқа ие болуы керек. Бұл жағдай иондар анодтан катодқа жету уақыты аралығында конденсатор разрядталыпүлгермейтіндей кедергі болған кезде ғана мүмкін болады. Сыйымдылықты мүмкін болғанша кішірек етіп жасаған жөн. Егер сыйымдылық 10 пф және иондардың қозғалу уақыты шамамен 10-4с болса, кедергі 108 Ом және одан көп болуы керек. Сонда сыйымдылықтың разрядталу уақыты 10-3 с-тан жоғары болады. Санауыштың уақыттық сипаттамасы көптеген тәжірибелердің талабын қанағаттандыра алмайды. Өздігінен сөнбейтін санауыштардың уақыттық сипаттамаларын едәуір жақсарту үшін арнайы разрядты өшіретін құрылғылар қолданылады. Алайда қазіргі таңда Гейгер-Мюллер санауыштарын өздігінен сөнетін санауыштар ығыстырып келеді.

3.2 Өздігінен өшетін санауыштар.

Разрядтың дамуы мен сөну процестері. 1937 ж. Трост атты ғалым аргон газымен толтырылған, Гейгер-Мюллер санауышына аз мөлшерде этиль спиртінің буын қосатын болсақ оның уақыттық сипаттамасы анағұрлым өзгергендігінбақылаған. Анықталғандай, спирт буы қосылған санауыштағы разряд R кедергі шамасына тәуелсіз, өздігінен тоқтайды екен. Аргон (90%) және спирт буымен (10%) толтырылған цилиндрлік санауыштағы разрядтың дамуы мен сөнуін қарастырамыз: Санауыштағы жалпы қысым 10мм.сын.бағ ; потенциалдар айырымы Uзаж-дан үлкен. Бірінші реттік ионизация нәтижесінде пайда болған электрондар анодқа ығысады. Анодқа жақын аралықта спирт молекулалары мен аргон атомдарының қозуы мен ионизациясы жүзеге асады (аргон атомдары спирт молекулаларынан едәуір көп). Қозған аргон атомдарының шығарған фотондарының энергиясы 11,6 эВ, ал спирт буларының иондалу потенциалы 11,5 эВ-ға тең. Фотондар энергиясы спирт молекулаларының иондалу энергиясына жуық, спирт молекулаларының фотоиондалу қимасы өте үлкен- шамамен 5·104 барн. Спирт буының қысымы 10мм.сын.бағ болған кезде аргон атомдарының шығарған фотондарының орташа жүру жолы 0,1см-ге тең. Жіп айналасында туындаған разряд негізінен фотоионизация есебінен болады. Қозған күйдегі аргон атомдарынан шыққан фотондар спирт молекулаларын иондайды; Анод жанындағы күшті өрістегі электрондар энергияға ие болып, аргон атомдары мен спирт молекулаларын иондайды және қоздырады.

Спирттің қозған молекулалары олардың диссоцияциясымен салыстырғанда аз өмір сүреді, сол себептен олар фотондар шығармайды деп есептеуге болады. Санауыш жібінен алыс аймақтар разрядтың даму процесіне ат салыспайды, себебі, аргон атомдарынан шығатын фотондардың жүру жолы қысқа, ал қозған атомдар жіпке жақын жинақталған. Анод төңірегіндегі аргон мен спирттің иондары электр өрісін экрандайды. Осылайша разрядтың бірінші сатысы тоқтайды.

Разрядтың даму уақыты оның анод бойымен таралу уақытымен анықталады. Өлшеулер көрсеткендей, бұл жылдамдық онша жоғары емес және шамамен 106-107м/с құрайды. Иондардың катодқа қарай қозғалуы кезінде көптеген соқтығысулар болады (~104). Аргон иондарының спирт молекулаларымен соқтығусылары кезінде спирт молекулаларының ионизациялануы немесе аргон иондарының бейтарапталынуы мүмкін. Бұл процестің болу ықтималдығы жоғары: бір соқтығысуы кезінде шамамен 10-3. Соның салдарынан катодқа тек спирт молекулаларының иондары ғана жетеді. Бұл жағдай шешуші рөл атқарады.

Катод аймағындағы аргон иондары мен спирт молекулаларының күйлерін салыстырамыз. Аргон иондары катодтан шамамен 10-7 аралықта бейтараптанады (катодтан электронды жұлады) және энергиясы атом иондалуының энергиясымен электронның катодтан шығу жұмысына тең қозған күйде болады. Мыс катоды үшін шығу жұмысы -4,5эВ-қа тең, сол себепті аргон атомдары катодқа жақын аумақта бейтараптанудан соң 11эВ энерияға дейін қозады. Катодтан шамамен 2·10-8 см аралықта, егер қозған атом энергиясы электронның катодтан шығу жұмысының энергиясынан екі есе жоғары болса, катодтан шамамен 2·10-8 аралықта электронды жұлып ала алады. Тағы бір процесс болуы мүмкін: аргон атомы фотон шығару арқылы қозған күйден қалыпты күйге өтеді де, ол фотон катодта фотоэффект тудырады. Соның садарынан, катодта электрон туындап, ол анодқа қарай қозғалып қайтадан электрон –фотондық нөсер тудырады

Әрбір импульс кезінде санауышта 109-1010 спирт молекулалары диссоциацияланатындықтан санауыштық қызмет көрсету уақыты шектеулі болады. Орташа өлшемге ие санауыштарда шамамен 1010 спирт молекулалары болады, сол себепті, аргон мен спирт қоспасымен толтырылған санауыш 109-1011 импульстарғ ғана «шыдайды» . Санауыш басқа газдар қоспаларымен толтырылуы да мүмкін. Бір атомды газбенен көп атомды газдың қоспасы разрядты өшіре алады, егер бір атомды газдың ионизация потенциалы көп атомды газдың ионизация потенциалынан көп есе жоғары болса, сонымен қатар көп атомды газдың фотонды жұту қимасы үлкен және молекуланың өмір сүру уақытының диссосация уақытымен салыстырғанда фотонның шығу уақытынан кіші болуы шарт.

Өздігінен сөнетін есептеуіштегі импульс формасы . Екінші реттік ионизация кезіндегі электрондар анод аумағында туындайтындықтан өздігінен өшетін санауыштағы импульс оң иондардың катод бағытындағы қозғалысымен байланысты болады. Олардың дрейф жылдамдығы өріс кернеулігіне тәуелді. Алайда, өздігінен сөнетін санауыштағы өріс кернеулігі оған түсірілген U0 кернеумен ғана емес сондай-ақ иондардың өздері тудыратын өріспен де анықталады. Бұл жағдайда иондар тудыратын электр өрісін назарға алмауға болмайды, себебі электрон-фотондық нөсерлердің дамуы дәл соған байланысты. Разряд нәтижесінде санауыштағы иондардың жіңішке цилиндрлік қабаты түзіледі [15].

Жіңішке цилиндрлік қабаттың ұзындық бірлігіндегі зарядтар тығыздығы σ –ға тең болсын. Сонда Рамо- Шокли теоремасы бойынша dх ұзындықтағы қабат элементіндегі токтың лездік мәні:



di= (3.1)

Мұндағы r0-осы мезеттегі санауыш орталығынан иондардың цилиндрлік қабатына дейінгі арақашық, W++(E0+E1)/p-көлемдік заряд тудырған Е0 және потенциалдар айырымы U0 тудырған Е1 өрістердегі дрейф жылдамдығы. Цилиндрлік конденсатор осінен r0- арақашықтықта σ тығыздыққа ие болған зарядтар орналасқан делік. Бұл конденсаторды екі коаксиальды цилиндрлі конденсатор ретінде қарастырамыз. r1 және r2 радиустарға ие сыртқы электродтар мен r0 радиусқа ие электродтар арасындағы потенциалдар айырымы ішкі және сыртқы конденсаторлардың сыйымдылықтарының жалпы қосындысына бөлінген зарядқа тең болады:



(3.2)

Сыртқы конденсатор ішіндегі электр өрісінің кернеулігі r>r0 кезінде келесі шамаға тең:



(3.3)

Соған сәйкес r0 кезінде, ішкі конденсатор ішінде



(3.4)

Иондар қабаты ішіндегі электр өрісінің кернеулігі, яғни r=r0 кезіндегі, ол шаманы (3.3) және (3.4) – шамалардың орташа мәні арқылы табуға болады.



(3.5)

Соның салдарынан иондар дрейфінің жылдамдығы санауыштағы иондардың орналасу орнына тәуелді болады:



(3.6)

Санауыш бойындағы разрядтың таралу жылдамдығын шексіз болса немесе бірінші реттік ионизация санауыштың бүкіл ұзындығы бойынша жүзеге асса, онда импульс формасын цилиндрлік камерадағыдай есептеуге болады,, алайда мұнда жоғарыдағы дрейф жылдамдығының санауыштағы иондардың туындау орнына тәуелділігі ескерілуі қажет.



3.2-сурет

3.2-суретте санауыштағы бірінші реттік ионизацияның екі түрі үшін ток импульсының формасы келтірілген. Суреттен көрініп тұрғандай, ток импульсының өсу уақыты белгілі-бір мәнге дейін бірінші реттік ионизацияның орнына тәуелді. Импульстың өсу уақытының ең кіші мәні бөлшектер жіп ұштарының біріне жақын жерге түскен кезде байқалады. Ток импульсы өсу уақытының шашырауы 10-7с. Пропорционалды санауыштардағыдай бөлшек түскен кезден разряд басталғанға дейінгі уақыт электрондардың туындаған нүктесінен анодқа дейінгі дрейф уақытымен анықталады. RC үлкен болғанда заряд тығыздығы σ мен кернеу импульсы амплитудасының максимал мәндерін (3.5)-қатынасын пайдалана отырып алуға болады. Анод жанындағы электр өрісінің шамасы -ға дейін төмендеген газдық күшею мен разряд

тоқтайды деп алсақ:



(3.7)

Егерr0~r1 болса, онда Е1(r1) шамасы σ/r1-шамасына тең. Әдетте санауыштар U0-Uзаж=100 в кезінде жұмыс істейтін болғандықтан, ln(r2/r1)~5 болса, σ≈8·107 ион/см. Санауыш ұзындығы 10 см, сыйымдылық С=10 пФ және RC үлкен болса кернеу импульсының амплитудасы σl/C=12 в болады.



Санауыштың «өлі» уақыты. Санауыштағы разрядталу механизміне сәйкес әрбір разрядтан соң санауыш біраз уақыт зарядталған бөлшектерді сезбейтін болып қалады. Санауыштағы σ шамасы (3.7)-де анықталатын шамаға жеткенде газдық күшеютоқтайды. Бұдан соң иондар жиынтығы катодқа қарай жылжиды. Иондардың катодқа жылжыған сайын анод жақындаған электр өрісі артады.Иондар санауыш орталығынан rc қашықтыққа жеткен кезде анодқа жақын жерде қайтадан разрядтың дамуы орын алуы мүмкін. Алдыңғы разрядтан кейін иондар r=rc радиусына жеткен кезге дейінгі уақыт аралығы өлі уақыт деп аталады. Кеңістік иондардың заряды анод жанындағы және r>rc қашықтықтағы өріске ықпал етеді.

Бұл әсер күшті болса, осы уақыт ішінде санауышқа түскен бөлшектердің импульстарының амплитудасы кіші болады. Бөлшектер тіркелетін бірақ импульс амплитудасы кіші болатын уақыт аралығы санауыштың қайта қалпына келу уақыты деп аталады. Егерде σ және U0 –Uзаж айырымы берілген болса, (3.4)-өрнегін назарға ала отырып, rc шамасын анықтауға болады:



(3.8)

Бұдан


(3.9)

Өздігінен сөнетін санауыштарда анодтан r=rc –ға дейін иондардың қозғалу

уақыты шамамен 200 мксек.Санауыш импульстарының осциллогрммасы

3.3-суретте көрсетілген.



3.3-сурет

Санауыштың өлі уақыты ондағы уақыт бірлігінде болатын разрядтар санына тәуелді. Импульсты санау жылдамдығы артуымен өлі уақыт азаяды және шамамен 10 мксек жетуі мүмкін. Бұл құбылысты келесі түрде түсіндіруге болады. Санауыш жылдамдығы неғұрлым жоғары болса, онда соғұрлым қайта қалпына келу уақыты ішінде разряд көбірек басталады. Қайта қалпына келу уақыты ішінде санауышқа келіп түскен бөлшектер тудырған зарядтарының тығыздығы аз болады. Өлшенетін τМ –нің шамасы құрылғының дискриминация деңгейіне де тәуелді. Дискриминация деңгейі неғұрлым төмен болса, соғұрлым τМ шамасы кем болады [13].

Санақтық сипаттама. Санауыштағы санақ санының оған түсірілген кернеуге тәуелділігі санақтық сипаттама деп аталады. Өздігінен өшетін санауыштың мұндай сипаттамасы 100-200 в аралығында горизонталға жуық болады (сипаттаманың бастапқы бөлігінің формасы тіркеу схемасының дискриминация деңгейіне тәуелді).

Өздігінен сөнетін есептеуіштердегі жалған импульстар санауыштағы разрядтың сөну механизмінің дұрыс жұмыс істемегендігінен пайда болады. Бұл ауытқулар, егерде негізгі газ ионы (мысалы, аргонның) сөндіруші газ молекулаларымен соқтығысқанда, бейтараптану процесі болмай қалған кезде орын алады. Мұндай жағдайда катодта бейтараптану кезінде ол бос электрон түзуі мүмкін, сол электрон санауышта жаңа разряд бастайды. Сондықтан U0 кернеудің артуымен жалған импульстар саны арта түседі, ал кернеудің белгілі бір мәнінен санауышқа түскен әрбір бөлшек көп сатылы разряд тудырады және импульстар тобы пайда болады. Жақсы санауыштарда платоның көлбеулігі әдетте көп емес және 100 в-қа бірнеше пайызды құрайды.



Тіркеу тиімділігі. Санауыштағы разрядтың дамуы үшін бір жұп ионның туындауы жеткілікті. Зарядталған бөлшектерді тіркеу үшін санауыштың қабырғасы өте жұқа болуы немесе арнаулы жұқа қабатты терезе болуы тиіс. Бұл зарядталған бөлшектер санауыш ішіне жұтылмай кіру үшін керек. Радиоактивті түсудің α-бөлшектерін тіркеу үшін есептеуіш терезесінің қалыңдығы 2-4 мг/см2 аспауы керек. β-бөлшектерді тіркеу үшін барынша қалың қабатты есептеуіштерді пайдалануға болады.

γ-кванттарды тіркеу үшін әдетте қалың шынылы қабырғаларға ие (~1 мм) санауыштар қолданылады. Арнайы металл катодтары бар есептеуіштер сирек пайдаланылады. Шынында да, электрондардың көптеген мөлшері есептеуіштің қабырғаларында туылады. Есептеуіштің катодының қалыңдығы мен γ-кванттың энергиясына байланысты есептеуіштің сезімтал көлеміне келіп түскен электрондар саны өзгеретін болады.


3.3. Иондаушы бөлшектер индикаторының жұмыс істеу принципі.

Лабораториялық индикатордың құрылымы Гейгер санауышы негізінде жасалған . Санауышқа түсірілген кернеу шамасына байланысты индикатордың жұмыс істеу принципін үш түрлі аймаққа бөлуге болады.



Төменгі кернеулер аймағы. 200-300 В ретті төменгі кернеулерде есептегіш

түтік иондаушы камера ретінде жұмыс істейді. Иондаушы бөлшектің әсерінен түтікте пайда болатын алғашқы иондар электродтарға қарай соққымен иондау үшін жеткілікті болмайтындай жылдамдықтармен қозғалады да токтың тіркелмейтін өте әлсіз импульстарын жасайды.



Пропорционал аймақ. Индикатордағы кернеуді өте жайлап, дыбыс

зорайтқыш әлсіз тырсыл шығара бастағанға дейін арттырады. Бұл жағдайда түтік ішінде жіптің айналасындағы электр өрісінің кернеулігі соққы арқылы иондауға жеткілікті болады, осының нәтижесінде түтіктегі разряд көшкін іспеттес болады. Иондар саны күрт артады да күшейткен соң, ток импульстарын дыбыс зорайтқыш қаттылығына әртүрлі әлсіз және сирек тырсыл түрінде тіркеп отырады. Осы кернеуде импульстың шамасы алғашқы иондау кезінде пайда болатын иондар санына пропорционал болады және бірдей емес ионизация өндіретін бөлшектерді айыру оңай емес.



Гейгер аймағы. Кернеуді әрі қарай арттырғанда импульстардың жиілігі мен қаттылығы едәуір артады және импульс шамасы мен алғашқы иондау арасындағы пропорционалдық бұзылады: барлық импульстар бірдей болып шығады.

Иондаушы бөлшектер индикаторының құрылысы мен қызметі.

Қондырғы 3.4-сурет бойынша құрастырылады. Төмен жиілікті күшейткіштің кірісіне демонстрациялық панелге бекітілген есептегіш универсал түзейткіштен қоректендіреді және де индикаторға 0-ден 450 В-қа дейінгі аралықта реттелетін тұрақты кернеу ( қысқыштарын тізбектеп қосып, оларда 350 В-қа тең тұрақты кернеумен реттелетін 0 100 В кернеу түсірілмейтін болсын), ал күшейткішке тұрақты 250 В кернеу мен айнымалысы 6,3 В кернеу беріледі.

Есептегіш түтік екі электроды бар цилиндр формалы немесе металл баллоннан ( 3.5-сурет) тұрады. Катод қызметін не металл баллон, не шыны баллонның ішкі бетіне жағылған өткізгіш қабат атқарады. Анод қызметін баллон осін бойлай керілген жіңішке металл сым атқарады. Төмен қысымдағы баллонның ішкі арнайы газ қоспаларымен толтырылған (аргон және спирт буымен) Есептегіш түтіктің электродтарындағы кернеуді әртектес күшті өрісте жіптің маңында электрондардың соқтығысуынан газ иондалатындай шамада таңдап алады. Түтікке ионданушы бөлшек келіп түскенде газдың алғашқы иондалуы болады. Соққы әсерінен әрі қарай иондалу нәтижесінде түтіктегі ток кенет артады..

3.4-сурет. Иондаушы бөлшектердің индикаторынын. іс-әрекетін арналған кондырғы және оның схемасы.



3.5-сурет. Гейгер-Мюллердің есептегіш түтігі (жалпы түрі мен жармасы):

1 — металл қылсым; 2— шыны тутіктің ішіне жалатылған металл қабат; 3 және 4— изоляцияланған қылсым ұштары; 5— контактілер; 6— өткізгіш.

Бұл ток жоғарғы резистор арқылы өтіп, резисторда кернеудің едәуір импульстарын тудырады, бұлар болса таратқын конденсатор арқылы төмен жиілікті күшейткіштің кірісіне беріледі. Онда күшейтіледі де, олар дыбыс зорайтқыш арқылы қатты тырсыл түрінде қайта шығарылады. Пайда болған иондар өте қысқа мерзім ішінде (10-3-10-4 с ретті) электродтарда бейтараптанады да, индикатор жаңа бөлшекті тіркеуге дайын болып шығады.



3.4. Ғарыштық сәуленің жұмсақ компонентасының интенсивтілігін анықтау ( эксперимент).

1-тәжірибе. Ғарыш сәулелерінің қатты және жұмсақ компоненталарының интенсивтілігін анықтау.

Қажетті құрал-жабдықтар: 1) СТС-6 немесе СТС-81 есептегіш түтігі бар демонстрациялық иондаушы бөлшектердің индикаторы, 2) иондаушы бөлшектердің лабораториялық индикаторы, 3) радиотехникалық жиынтықтан төменгі жиіліктегі күшейткіш, 4) тағанға орнатылған электродинамикалық дыбыс зорайтқыш, 5) ВУП универсал түзейткіші, 6) радиоактивті сәуле шығару көзі, 7) ұштығы бар жалғағыш проводтар.

- Иондаушы бөлшек индикаторын 3.4-суреттегідей етіп құрастырамыз.

-Иондаушы бөлшек индикаторын кернеуі 4,5 В–ті ток көзіне (батареяға) қосамыз.

- Иондаушы бөлшек индикаторын 5 – 10 с қыздырып аламыз.

- Индикатор санауышынан өткен әрдір иондаушы бөлшек дыбыс зорайтқышта қатты тырсыл тудырады. Сол дыбыстарды 5 минут аралығында санап, жазып аламыз.

- Дыбыстарды тыңдап, келіп түскен бөлшектерді 5-10 рет қайталап тіркей

отырып орташа мәнін табамыз. Дыбыстар саны радиациялық сәулелердің жалпы интенсивтілігі I - ді сипаттайды.

- Индикаторды қалыңдығы 10 см болған қорғасын үйшікпен қоршап, жоғарыдағы пунктерді қайта орындап шығамыз. Бұл жағдайда санауыш

радиациялық сәулелердің интенсивтілігі оның қатты компанентасының интенсивтілігі Iқ - ны сипаттайды.



  • Алынған нәтижелерден радиациялық сәулелерінің жұмсақ компанентасын анықтаймыз:

Iж = I - Iқ .

  • Өлшеу нәтижелері 3.1 – кестеге толтырылады.

а) Жалпы ғарыштық сәулелер интенсивтілігін өлшеу нәтижелері





It

t, cek

I=It/t имп/сек

∆I

I=Iopt±∆Iopt

1

2

3



4

5

6



7

8

9



10

26

25

27



25

26

28



26

27

25



27

60

60

60



60

60

60



60

60

60



60

0,43

0,42


0,45

0,42


0,43

0,46


0,43

0,45


0,42

0,45


0,01

0,02


0,01

0,02


0,01

0,02


0,01

0,01


0,02

0,01


I=0,44±0,014


орташа







0,44

0,014



б) Ғарыштық сәулелердің қатты құраушыларының интенсивтілігін өлшеу нәтижелері





I қ,t

t, cek

I қ=I қ,t/t имп/сек

∆I қ

I қ=I қ,opt±∆I қ,opt

1

2

3



4

5

6



7

8

9



10

12

11

11



12

10

10



11

11

10



11

60

60

60



60

60

60



60

60

60



60

0,2

0,18


0,18

0,2


0,16

0,16


0,18

0,18


0,16

0,18


0,02

0

0



0,02

0,02


0,02

0

0



0,02

0


I=0,18±0,01

орташа







0,18

0,01



Iж=I-Iқ ; Iж=0,44-0,18=0,26 имп/сек


Қорытынды.

Иондаушы бөлшектерді тіркеу, олардың зат арқылы өткен кезде туындайтын әртүрлі құбылыстарды зерттеу нәтижесінде аламыз. Мұндай құбылыстарға эмульсиядағы немесе арнаулы құрылғылардағы ( көпіршікті камера, т.б) іздер, Вавилов-Черенков сәуле шығаруы, арнайы орталарда пайда болатын разрядтар, т.б. жатады. Газдың өздігінен разрядталу құбылысына негізделген иондаушы бөлшектерді есепке алатын құрал Гейгер- Мюллер санауышы . Санауыштың иондаушы бөлшектерді тіркеуші негізгі элементі иондаушы бөлшек индикаторы. Индикатордың типіне байланысты гамма кванттарды ( СТС-8) немесе бета- сәулелерді (СТС-6) тіркеуге арналған болады .

Табиғи иондаушы бөлшектер көзі ретінде ғарыштық сәулелерден пайдалануға болады .

Жер бетіне келіп түскен екінші реттік ғарыштық сәулелерді екі топқа бөлуге болады. Олар: жұмсақ және қатты компоненталар. Ғарыштық сәулелердің құрамы мен интенсивтілігі Жер шарының әр түрлі нүктелерінде әр түрлі болады.



Шымкент қаласында ғарыштық сәулелердің интенсивтілігін өлшеу нәтижесі негізінде төмендегідей қорытынды жасадық;

  1. ғарыштық сәулелердің жалпы интенсивтілігінің орташа мәні 0,44 импульс/секундқа тең;

  2. ғарыштық сәулелердің қатты компонентасының орташа интенсивтілігі 0,18 импульс/ секунд;

  3. ғарыштық сәулелердің жұмсақ компонентасының интенсивтілігі Iж=0,26 импульс/ секундқа тең болып шықты.

Сонымен, иондаушы бөлшектер индикаторын пайдалана отырып, ( яғни Гейгер- Мюллер санауышының арқасында ) иондаушы сәулелердің жұмсақ және қатты құраушыларын анықтау тәсілін жасадық .

Пайдаланылған әдебиеттер.


  1. Калашников В.И, Козадаев М.С. Детекторы элементарных частиц. М., «Наука», 1976г.

  2. Векслер В, Грошева Л, Исаев Б. Ионизационные методы исследование излучения. М., 1970г.

  3. Фюнфер Э, Нейерт Г. Счетчики излучения. М., 1970г.

  4. Абрамов А.И и др. Основы экспериментальных методов ядерной физики. М., Атомиздат. 1987г.

  5. П. Е. Калпаков. Основы ядерной физики.Изд. «Просвещение», М., 1979г.

  6. А.И. Наумов. Физика атомного ядро и элементарных частиц. Изд. «Просвещение» , М., 1994г.

  7. И. В. Ракобольская. Ядерная физика. Изд. Московск. Универс. 1986г.

  8. О.С. Нұрсұлтанов. Атомдық физика. «Рауан», Алматы., 1990г.

  9. Ф.А. Королев. Курс физики. Изд. «Просвещение», М.,1979г.

  10. Дорман В. Ф. Физика солнечных космических лучей, М., Л., 1985г.

  11. Сыроватский С.И. Физики космических лучей. М., Л., 1981г.

  12. Мурзин В.С. Введение в физику космических лучей. М., 1989г.

  13. Труды международных конференций по космическим лучам. Л., В-1. август .1989г.

  14. Боровой А.А. Как регистрируют частицы. М., 1981г.

  15. http:/www.gr-obor.narod.ru/

  16. http:/www. Ramler.ru/

  17. http:/www.google.kz/

  18. http:/www.google.ru/

  19. http:/www.google.com/

  20. http:/www.yandex.ru/

  21. http:/www.yahoo.com/

  22. http:/www.mail.ru/





Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3




©dereksiz.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет