МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Физический факультет

Кафедра общей физики

Чигишев Александр Александрович

ОТЧЕТ

о лабораторной работе

«Статистические закономерности, возникающие при измерениях»

Измерительный практикум, 1 курс, группа 0351

Преподаватель измерительного практикума

__________________А. В. Черданцев

«___»_____________ 2010г.

Преподаватель компьютерного практикума

__________________Н. А. Витюгова

«___»_____________ 2010г.

Новосибирск, 2010 г

Аннотация.В данной работе проводится изучение статистических распределений случайной величины на примере определения интенсивности излучения α-частиц при радиоактивном распадеPu²³⁹.

Введение

Целью работы является проверка статистических распределений случайной величины, определения области их применения.

В качестве исследуемой величины в работе используется количество распадов ядер Pu²³⁹. Радиоактивный распад по своей природе является вероятностным процессом. Следовательно, данная величина является случайной, и может быть описана функциями распределения случайной величины. Функция распределения является исчерпывающей характеристикой случайной величины, то есть цель нашего эксперимента состоит в определении её вида и параметров для данной величины

1. Описание эксперимента

   1. Методика измерений

Идеей эксперимента является измерение количества α-частиц, испускаемых в результате радиоактивного распада ядер Pu²³⁹за определенный интервал времени. Источник α-частиц помещается в детектор, который состоит из сцинтиллятора, фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) и пересчетного устройства, сопряженного с компьютером. Попадая в сцинтиллятор, α-частица вызывает вспышку света, которая выбивает электрон с фотокатода ФЭУ. Затем, при прохождении ФЭУ количество электронов лавинообразно возрастает, формируется электрический импульс, который поступает на пересчетное устройство, регистрирующее количество таких импульсов.

2. Описание установки

Составными частями установки являются: источник α-частиц, сцинтиллятор, ФЭУ, пересчетное устройство, компьютер.

Рисунок 1. Блок-схема установки

1. Счетчик α-частиц

Для измерения потока-частиц в работе используется сцинтилляционный счетчик, устройство которого показано на рисунке.Часть потока-частиц, испускаемого радиоактивном источником, попадает в сцинтиллятор, представляющий собой пластинку из прозрачной пластмассы с люминесцентными добавками. Пролетая через сцинтиллятор,-частица тормозится и теряет энергию. Часть этой энергии переходит в свет (обычно в оптическом диапазоне), который регистрируется фотоприемником. Для образования одного фотона требуется энергии порядка 10²эВ, время высвечивания сцинтиллятора составляет от долей нсек до мсек. Часть фотонов от световой вспышки (для данной геометрии счетчика примерно 10) попадает на полупрозрачное входное окно фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), на внутренней стороне которого расположен фотокатод ФК. Под действием света с фотокатода выбиваются электроны. Обычно эффективность конверсии фотонов в электроны составляет 0,1-0,3. Между фотокатодом и анодом А расположены диноды Д, на которые подается напряжение с делителя ДН. Оно обеспечивает лавинообразное размножение электронов. Выбитые с фотокатода электроны устремляются к первому диноду, с поверхности которого они выбивают большее количество вторичных электронов. Вторичные электроны устремляются ко второму диноду и т.д. Обычно ФЭУ имеет 10-15 каскадов умножения с полным коэффициентом усиления 10⁵-10⁷. Так как средняя энергия-частицы 5-МэВ, то ее энергии достаточно для рождения порядка 10⁴фотонов, что позволяет использовать ФЭУ для ее регистрации при выборе оптимального значения напряжения, при котором количество частиц, попавших на сцинтиллятор, будет примерно равно числу зарегистрированных импульсов на ПСЧ. Усиленный токовый сигнал от световой вспышки сцинтиллятора даёт на выходном сопротивленииR_н короткий импульс. Через дискриминатор (пороговое устройство, пропускающего сигналы с амплитудой выше определённого уровня) регистрируемый сигнал поступает на пересчётное устройство ПСЧ, сопряженное с ЭВМ. Счётное устройство позволяет измерять количество импульсов, зарегистрированных ФЭУ за заданный промежуток времениT(интервал счёта импульсов).

Рисунок 2. Детектор.