1. Описание эксперимента

   1. Методика измерений

Пусть в эксперименте мы получили N измеренных значений (выборку) , их среднее

и среднеквадратичное отклонение от выборки

.

Полученное значение среднего найдено из ограниченного числа измерений, так что, произведя ещё одну выборку при тех же условиях, мы получим среднее, отличное от предыдущего. Естественно считать, что разные средние будут ложиться вокруг “результирующего” среднего, определённого усреднением средних. Теория говорит, что средние, полученные от разных выборок по N измерений в каждой, образуют распределение со средним отклонением

,

где -среднеквадратичное отклонение выборок.

Если измеряемая величина случайна или содержит случайную ошибку, и закон распределения случайных отклонений известен, то основные параметры распределения можно с некоторой точностью определить из конечного числа измерений. В частности наилучшей оценкой математического ожидания для выборки из N измерений является среднее значение полученных данных:

.

При величина стремится к истинному значению измеряемой величины. Среднеквадратичным отклонением данной выборки называется величина

Для нормального распределения величины x при среднеквадратичное отклонение стремиться к постоянному пределу, совпадающему со стандартным отклонением σ. Точность определения среднего значения в выборки характеризуется среднеквадратичной ошибкой среднего

.

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 10² эВ, 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 10⁴ фотонов, 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 сопротивлении R_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 Δτ (интервал счёта импульсов).

Рис. 2. Счётчик