10

Фізпрактикум з загального курсу

“ФІЗИКА ЯДРА І ЕЛЕМЕНТАРНИХ ЧАСТИНОК”

Лабораторна робота № 3

Газорозрядний лічильник гейгера -мюллера правила роботи з радіоактивними джерелами та високовольтним обладнанням:

Радіоактивні джерела для роботи видаються студентам тільки на час проведення дослідів під розписку, про що робиться відмітка у спеціальному журналі. Студенти несуть особисту відповідальність за збереження і правильне використання радіоактивного джерела. Для роботи видаються джерела α,  – частинок та джерело, що випромінює γ– кванти. На поверхні джерел контрольний рівень випромінювання не перевищує 3 мкЗв/годину. Джерела можна переносити з допомогою пінцета чи спеціального пристрою. На лічильник Гейгера-Мюллера подається робоча напруга 400-500 В чи 800-1200 В.

Можливі аварійні ситуації: порушення герметичності джерел може привести до забруднення працюючих та лабораторного обладнання довго живучими ізотопами, що випромінюють α,  – частинки та γ– кванти, виникнення пожежі, пошкодження заземлення, пошкодження ізоляції проводів.

Категорично заборонено: торкатись руками та гострими предметами активної плями радіоактивних джерел, підносити джерело до очей, передавати джерела іншим особам, вимикати кабель живлення детектора від увімкненого високовольтного блока чи детектора.

МЕТА І ЗАВДАННЯ РОБОТИ:

Вивчити будову та принцип роботи лічильників Гейгра–Мюллера. Засвоїти практичні навички роботи з лічильниками Гейгера–Мюллера, визначити їх основні робочі характеристики та можливості їх використання для реєстрації різних типів радіоактивного випромінювання.

НЕОБХІДНІ ПРИЛАДИ І МАТЕРІАЛИ:

Лічильники Гейгера–Мюллера типу МС–4, СТС–6, СБТ–7. Прис­трій з попереднім підсилювачем для вмикання лічильників, дже­рело високої напруги, перерахунковий пристрій, осцилограф з чека­ючою розгорткою, радіоактивні джерела ядерного випромінювання, що випромінюють α,  – частинки та γ– кванти.

1. Теоретичні відомості та методика виконання роботи.

1.1. Побудова лічильників Гейгера – Мюллера та схема їх увімкнення у електричне коло.

Лічильники Гейгера-Мюллера широко використовуються для виявлення та дослідження різноманітних ядерних випромінювань: альфа й бета-частинок, гамма-квантів. Детектор такого типу являє собою газонаповнену циліндричну камеру, анодом якої служить тонка металева нитка, натягнута вздовж осі циліндра. Найчастіше анод виготовляють з вольфраму діаметром 0,01мм. Циліндричний катод складає частину зовнішньої оболонки лічильника. Якщо оболонка металева, то одноразово во­на може бути і катодом, якщо ж оболонку виготовлено із скла, то частина внутрішньої її поверхні покривається тонким шаром провідника, який і служить катодом. Для виготовлення катода використовують мідь, нержавіючу сталь, ніхром або іншу речови­ну з великою роботою виходу. Сучасні лічильники за­повнюють інертним газом аргоном та парами багатоатомних молекул, наприклад, суміш аргона (90 %) та парів спирту (10 %). Поширені і так звані галогенні лічильники заповнені неоном та парами брому. Тиск газу всередині лічильника досягає тільки де­кілька десятків Паскаль.

Лічильники Гейгера–Мюллера виготовляють двох типів: циліндричні та торцеві. У першому типу випромінювання попадає у робочий об’єм лічильника через стінки циліндра. Такі лічильники використовують для реєстрації гамма – випромінювання та бета частинок з енергіями більше 1 МеВ. Торцеві лічильники використовуються для реєстрації бета частинок з енергіями більше 0,1 МеВ. Для цього торцеве віконце виготовляють з слюди чи полімерної плівки товщиною 10–20 мг/см². На рис. № 1 показано перерізи таких лічильників.

Рис. 1

Перерізи циліндричного– а , та торцевого –б лічильників. 1– ізолятор, 2– катод, 3–анод, 4–тонке віконце, 5–корпус лічильника.

На рис. 2. зображена схема увімкнення лічильника Гейгера-Мюллера в електричне коло.

Напруга між анодом та катодом лічильника подається від високовольтного джерела живлення. Приведена схема має ту перевагу, що катод лічильника з’єднаний із „землею”. Таким чином, коли використовують, наприк­лад, лічильники типу СТС–6, у яких металевий корпус (катод), то

він знаходиться під потенціалом землі.

Рис.2.

Схема увімкнення лічильника: 1– Катод лічильника, 2 – джерело живлення, 3– ізолятор,

4 – анод лічильника.

УВАГА! Перевіряйте, чи вірно увімкнули лічильник у електричне коло. Корпус лічильника повинен бути під потенціалом землі.

При такій схемі увімкнення збиральний електрод –анод знаходиться під високим додатнім потенціалом відносно землі. Конденсатор С розме­жовує високу напругу на аноді лічильника від вхідного кола електронної реєструючої схеми. Резистор R підключається послі­довно у електричне коло між анодом, джерелом живлення і катодом. Наслідком цього є те, що струм розряду зменшує потенціал анода і таким чином можливо погасити розряд. Короткочасний спад напруги на резисторі R – імпульс напруги через конденсатор С подається на вхід електронної схеми, якою імпульс при необхідності підсилюється, формується і далі подається на переліковий пристрій для реєстрації.