МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Физический факультет

Кафедра общей физики

Горбач Никита Леонидович

ОТЧЕТ

о лабораторной работе

«Измерение случайной величины на примере определения интенсивности излучения α-частиц»

Измерительный практикум, 1 курс, группа 0331

Преподаватель измерительного практикума

______________ А. Н. Шмаков

«___»_________ 2010 г.

Преподаватель компьютерного практикума

______________ Н. А. Витюгова

Новосибирск, 2010 г.

Аннотация. Cтатистических закономерностей, возникающих при анализе и измерении случайных процессов, на примере определения интенсивности излучения-частиц; изучается критерий согласования теоретического и экспериментального распределения (²); анализируются систематические и случайные погрешности измерений.

Введение

Целью работы является проверка статистических закономерностей, определение области их применения, на основе исследовании процесса распада ядер ²³⁹Puс испусканием α-частиц.

1. Описание эксперимента

   1. Методика измерений

Идеей эксперимента является измерение количества α-частиц, испускаемых при радиоактивном распаде ядер изотопа плутония ²³⁹Puза определенный интервал времени. Так как радиоактивный распад – это случайный процесс, и распад отдельного ядра не зависит от присутствия других ядер, то и количество испускаемых-частиц за некоторый интервал времени есть величина случайная.

2. Описание установки

Составляющими экспериментальной установки являются источник -частиц, сцинтиллятор, фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), пересчетное устройство и компьютер. На рис. 1 представлена блок-схема установки.

Рис. 1.Блок-схема установки.

1. Счетчик-частиц

Для измерения потока-частиц в работе используется сцинтилляционный счетчик, устройство которого показано на рис. 2. Часть потока-частиц, испускаемого радиоактивном источником, попадает в сцинтиллятор С, 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-Мэ, 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).

Рис. 2.Схема фотоэлектронного умножителя.