ПГУПС

Кафедра физики

Лабораторная работа № 322

«Исследование газового счётчика»

Выполнил: Гройзман П.В.

ПВТ-011

2001год.

Цель работы:

Целью работы является исследование газового счётчика:

- снятие счётной характеристики газового счётчика

- определение разрешающего времени счётчика.

Краткое теоретическое обоснование:

Схема счетчика и его включения приведена на рисунке, где А - анод, К -катод счетчика. Попавшая в счетчик ионизирующая частица ионизирует несколь­ко молекул газа, в результате чего между электродами появляются несколько свободных электронов и столько же положительных ионов. Электроны, двигаясь к аноду, могут при известных условиях (при достаточной напряженнос­ти поля и достаточной длине пробега) ионизировать встреч­ные атомы. При этом число электронов лавинообразно воз­растает и до анода вместо од­ного электрона доходит целая лавина. Вследствие флуктуаций вторичных процессов при напряжении, равном U_заж, разряд может быстро погаснуть или вообще но развиться. Для получения устойчивого разряда используют напря­жения, большие U_заж на некоторую определенную величину U .

Если между электродами счетчика установлено напряжение, обеспечивающее устойчивый разряд (самостоятельную проводимость), то попавшая в счетчик частица начнет разряд, который будет про­должаться сколь угодно долго. (Счетчик, работавший в таком ре­жиме, называется несамогасящимся, или счетчи­ком Гейгера - Мюллера). Для уменьшения разрешающего времени были разработаны так называемые самогасящиеся счетчики. В отличие от счетчика Гейгера - Мюллера баллон самогасящегося счетчика запол­няется смесью из 90 % инертного газа (чаща всего - аргона) и 10 % газа со сложными молекулами (например, этилового спирта). Наличие в газе больших сложных молекул значительно снижает дей­ствие вторичных процессов, что приводит к быстрому погасанию разряда в счетчике.

СЧЕТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СЧЕТЧИКА

Счетной характеристикой счетчика называют зависимость ско­рости счета частицы n от напряжения на счетчике U (при не­изменной интенсивности облучения). Примерный вид счетной харак­теристики представлен на рисунке.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗРЕШАЮЩЕГО ВРЕМЕНИ СЧЁТЧИКА

Время, в течение которого после прихода частицы счетчик остается нечувствительным к следующей, называется разрешающим временем (или мерт­вым временем).

Схема установки:

Метод определения разрешающего времени состоит в сопо­ставлении совместного и раздельного действия двух источников ядерного излучения. Принципиальная схема установки для определе­ния разрешающего времени приведена на рисунке. Под газовым счет­чиком С расположены два алюминиевых ста­канчика Д₁, и Д₂, в крышках которых имеют­ся небольшие отверстия. В центре каждого ста­канчика укреплены ра­диоактивные препараты Р₁ и Р₂. В работе ис­пользуются препараты, которые излуча­ют электроны  - частицы. Это излучение полностью поглощается стенками стаканчиков, так что в счетчик попадает только узкий пучок излучения, выреза­емый отверстием в каждом стаканчике. Отверстия стаканчиков могут быть перекрыты задвижками, которые полностью поглощают электро­ны и -частицы, испускаемое радиоактивными источниками Р₁ и Р₂.Предположим, что:

n₁ - число частиц, считаема счетчиком за 1с при закрытом втором источнике а открытом первом Р₁

n₂ - число частиц, считаемых счетчиком за 1c при закрытом

первом источнике и открытом втором P₂

n - число частиц, считаемых счетчиком за 1с при одновре­менном действии двух источников Р₁ и Р₂ (оба открыты);

N₁, N₂, N- число частиц, попадающих в счетчик за 1с соответст­венно от первого источника, второго и одновременно от двух источников.

Таким образом, для определения разрешающего времени описан­ным методом необходимо определить число частиц, считаемых счет­чиком раздельно от каждого источника, и число частиц при совмест­ном действии обоих источников.

Таблица измерений:

Снятие счётной характеристики счётчика:

№ опыта	Напряжение U (В)	Число частиц N
1 2 3 4	14 18 22 26	194 202 206 210

Время t : 10c

Определение фона счётчика:

№ опыта	Число импульсов фона (за 1сек)	Число импульсов фона (за 10сек)
1 2 3	1 1,1 0,8	10 11 8

Время t : 10c

№ опыта	Число частиц при открытом 1ом источнике	Число частиц при открытом 2ом источнике	Число частиц при обоих открытых источниках
1 2 3 среднее	119 197 216 177	104 108 102 105	245 288 252 262

Время t : 10c

Вывод:

Таким образом рабочее напряжение равно 20В,

Разрешающее время равно 0,0031520,0000004с

А для того, чтобы число просчётов не превышало 1% необходима скорость 31726.

Расчёты:

Рабочее напряжение счётчика равно:

=20В, где U₁ и U₂ –напряжения отмеченные на графике.

Разрешающее время равно:

=0,003152с, где n₁ – число частиц за 1с. при открытом 1ом источнике, n₂ – число частиц за 1с. при открытом 2ом источнике, n – число частиц за 1с. при обоих открытых источниках, n_ф – фон источника.

Погрешность:

Относительная погрешность:

=0,000119

0,00012

Абсолютная погрешность:

0,0000003735с0,0000004с

Таким образом 0,0031520,0000004с

Расчёт скорости счёта, при которой число просчётов не превышает 1%:

Т ак как в течение 1с. счётчик находится в нечувствительном состоянии в течение времени , то 31726

График: