Экспериментальная установка и методика измерений

Экспериментальная установка состоит из объекта исследования и измерительного устройства, соединенных между собой кабелем. Внешний вид установки схематически представлен на рис. 5.1. Объект исследования представляет собой основание, на котором размещено устройство, состоящее из системы счетчиков Гейгера–Мюллера (1– корпус, в котором находятся счетчики Гейгера) и позволяющее регистрировать частицы, летящие в заданном направлении. Такое чувствительное к направлению устройство получило в литературе название «телескоп». Данная установка состоит из двух рядов счетчиков, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. При вертикальном положении телескопа можно вводить между группами счетчиков свинцовые пластины2фильтра. Если смотреть на объект исследования спереди, то есть со стороны шкалы4, то при крайнем левом положении всех фильтров, все они выведены из зоны нахождения между блоками счетчиков.

П

Рис. 5.1. Экспериментальная установка для изучения космических лучей.

ринцип дей­ствия установки основан на регистрации и подсчете количества частиц. Частицы ионизируют газ, которым заполнен счетчик, и вызывают кратковременный разряд, преобразуемый в импульсы напряжения. Эти импульсы регистрируются, обрабатываются и подсчитываются установкой.

Ни­ти счетчиков каждого ряда соединены друг с дру­гом и через сопротивление Rпод­клю­чены к земле (рис. 5.2). К земле присоеди­нен также положительный полюс источника высоковольтного на­пряжения питания счетчиков. Все корпусы счетчиков соединены вместе и подключены к от­рицательному полюсу. Напряжение ис­точника подбирается так, чтобы счет­чики работали в гейгеровском режиме.

Сигналы от каждого из рядов счетчиков через емкость Сподаются на соответству­ющий вход схемы совпадений, регистрирующей факт од­но­вре­мен­ного появления сигналов от двух датчиков.Таким образом, сигналы счетчиков космического излучения преобразуются в нормированные импульсы. Установка способна регистрировать только те частицы, которые летят внутри телесного угла, отмеченного на рис. 5.2 пунктирными линиями.

Т

Рис. 5.2. Схема расположения и подключения счетчиков Гейгера в установке для исследования космических лучей.

елескоп из счетчиков не может отличить случай пролета одной частицы через два счетчика, принадлежащих к разным рядам, то есть «истинного совпадения», от случая одновременного пролета двух различных частиц через соответствующие ряды счетчиков, то есть от случайных совпадений. Такие частицы, вызывающие случайные совпадения в счетчиках, могут образоваться где-либо сбоку от телескопа, например в результате ядерного расщепления. Понятно, что вероятность одновременного про­хода трех раз­личных частиц через три счетчика всегда существенно меньше, чем вероятность прохождения пары частиц через два счетчика. Очевидно, что, поставив третий, четвертый или даже пятый ряд счетчиков, можно было бы уменьшить фон случайных совпадений. Так и при­ходится делать, когда изучаются особенно редкие события; в на­стоящей работе, однако, достаточно двойных совпадений.

С помощью поворотного механизма 3телескоп может наклоняться на угол90от вертикального положения,4– шкала для отсчета угла поворота счетчиков (рис. 5.1). Возможность регистрации частиц, летящих в заданном направлении, реализуется следующим образом. Если частица попадает на телескоп с заданного направления, то она воздействует на обе группы счетчиков, каждая из которых выдает на выходе импульс. Если частица попадает на телескоп с другого направления, то она воздействует только на одну из групп счетчиков. Выходной импульс на второй группе счетчиков в это время отсутствует.

На передней панели измерительного устройства 5(рис. 5.1) размещены следующие органы управления и индикации.

• Кнопка «СБРОС» – предназначена для установки в исходное состояние перед началом измерения или прерывания измерения с установкой в исходное состояние.

• Кнопка «СТОП» – предназначена для прерывания измерения без установки в исходное состояние.

• Кнопка «ПУСК» – предназначена для включения режима измерения при начале измерения или после остановки измерения с помощью кнопки «СТОП».

• Кнопка «УСТАНОВКА» – предназначена для включения и выключения (путем повторного нажатия) режима установки времени измерения.

• Кнопки «ВРЕМЯ» («+» и «-») – предназначены для установки времени измерения. При кратковременном нажатии происходит установка единиц секунд, а при длительном – установка десятков секунд, переключение диапазонов 99,9 и 999 секунд происходит автоматически.

• Индикаторы «КОЛИЧЕСТВО ЧАСТИЦ» и «СЕКУНДЫ» – предназначены для индикации количества частиц при проведении измерения и времени измерения, соответственно.

• Индикатор «ИЗМЕРЕНИЕ» – предназначен для индикации работы установки в режиме измерения, во время проведения измерения индикатор светится.

• Индикатор «УСТАНОВКА» – предназначен для индикации режима установки времени измерения. Он управляется кнопкой «УС­ТА­НОВ­КА» и во время установки времени измерения индикатор светится.

На задней панели измерительного устройства расположен выключатель «СЕТЬ».

Режим работы установки прерывистый – через каждые 2 часа работы делается перерыв на 10 – 15 минут.