2. Счетная характеристика детектора частиц

Каждая -частица, попавшая в сцинтиллятор, вызывает вспышку света, которая регистрируется с помощью ФЭУ. Но если напряжение на динодах ФЭУ слишком мало, то электронная лавина не образуется и амплитуда импульса напряжения на нагрузке может оказаться меньше минимально регистрируемого. Однако, если напряжение между диодами будет слишком велико, то даже случайные электроны, попавшие внутрь ФЭУ, приводят к образованию лавины электронов и появлению лишних (ложных) импульсов. Поэтому даже в отсутствие-частиц регистрируемый ФЭУ ток не равен нулю. Такой ток называется темновым.

3. Результаты измерений

   1. Счетная характеристика

Данные, занесенные в таблицу, были получены при помощи специального ПО. Для каждой величины Xср проводилось N= 20 измерений, каждое измерение длилось в течение времениT= 200 мс.

Таблица 1. Счетная характеристика детектора.

U	Xср	Sn	Xср	Sn
1,2	0,7	0	0	0
1,3	1,15	0,99	0	0
1,4	325,85	18,04	0	0
1,5	521,1	21,39	0	0
1,6	654,2	26,7	0.2	0.52
1,7	679,65	27,85	2,6	1,5
1,8	699,55	27,154	3	1.7
1,9	757,4	23,06	47,1	9.5
2	1336,41	32,76	427,95	16.24
2,1	2240,7	56,78	923,9	83.925
2,2	3547,3	398,31	1361,35	84,41
2,3	4163,62	457,04	1952,35	101,12
2,4	6058,35	557,42	3879,6	373.14
2,5	11459,2	1354,96	5003,5	418.9

Для работы ФЭУ с коэффициентом умножения равным единице необходимо подобрать соответствующую величину рабочего напряжения на блоке питания. Приемлемую оценку этого напряжения можно получить из счетной характеристики – зависимости зарегистрированных импульсов за заданный интервал времени от напряжения блока питания. Построив график счетной характеристики, можно выделить участок кривой, имеющий малый наклон к осиU- рабочее плато. Так как угол наклон кривой в области плато не равен нулю, установка оптимального напряженияU_п не может быть произведена точно из-за большого шага изменения подаваемого напряжения (шаг изменения 100В). Данное обстоятельство приводить к возникновению систематической погрешности.

Сняв счетную характеристику без источника -частиц, можно получить зависимость темноного тока ФЭУ. Эту зависимость необходимо учесть при анализе методических погрешностей.

Рис. 3. Счетная характеристика (cплошная линия – без источника, пунктирная – с источником).

Из графика видно, что оптимальное напряжение ФЭУ составляет 1,7 кВ. Среднее значение зарегистрированных импульсов темнового тока при этом напряжении ФЭУ за период Т=200 мс составило 13 импульсов.

2. Результаты счета

Таблица 2. Значения средних, среднеквадратичных отклонений и среднеквадратичных ошибок среднего для разных Т и N.

T = 1 мс				N = 10
N	<X>	SN	S<X>	T	<X>	SN	S<X>
10	3,225	1,398	0,442	1	3,6	1,776	0,562
20	4,159	1,755	0,393	5	20,4	4,326	1,368
30	3,576	1,547	0,282	10	36,2	4,733	1,497
40	3,662	1,9	0,3	15	57,2	7,857	2,485
50	3,805	1,917	0,271	20	73,3	11,096	3,509
60	3,464	1,9	0,27	30	110,7	17,455	5,523
70	3,876	1,872	0,224	40	143,1	12,142	3,84
80	4,131	2,205	0,285	50	183,7	14,622	4,624
90	3,892	1,922	0,203	60	259,5	15,256	4,892
100	3,91	1,96	0,196	80	305,5	15,998	5,186
110	3,873	1,949	0,186	100	362,5	16,821	5,319
120	3,867	1,905	0,174	200	718,8	22,939	7,254
130	3,95	1,855	0,163	300	1096,7	37,874	11,977
140	3,864	1,863	0,157	400	1444	52,002	16,445
150	3,867	1,867	0,152	500	1797	27,072	8,561
160	3,894	1,872	0,148	600	2140,9	32,247	10,197
170	3,959	1,879	0,144	700	2515,1	57,901	18,31
180	3,978	1,905	0,142	800	2880,9	35,111	11,103
190	3,895	1,922	0,139	900	3239,5	38,572	12,198
200	3,915	1,907	0,135	1000	3604,4	59,354	18,769

Из графика зависимости среднеквадратичного отклонения от числа измеренийNвидно, что пристремится к постоянному пределу, равному ~1,9. Это значение при нормальном распределении равно стандартному отклонению. Величина(погрешность на графике) - среднеквадратичная ошибка среднего пристремится к 0. При постоянном количестве измерений ивидно, чтоивозрастают (см. график в приложении). Отсюда видно, что при увеличении количества и сокращении времени измерений можно повысить их точность.