Приборы и оборудование.

Установка состоит из объекта исследования ОИ (вилка с переключателем, в корпусе которой установлены исследуемые образцы) и устройства измерительного (УИ). Общий вид установки показан на рис. 3.

Рис.3

В объекте исследования установлены три диода и переключатель образцов (1), ручка управления которым выведена на переднюю панель. В положении переключателя "0" образцы отключены. На задней стенке объекта исследования установлены штыри для подключению его к устройству измерительному. Верхняя стенка объекта исследования выполнена прозрачной для возможности ознакомления с его устройством.

Устройство измерительное выполнено в виде конструктивно законченного изделия. На передней панели устройства измерительного размещены гнезда для подключения объекта исследования и размещены следующие органы управления и индикации:

– кнопки «+» (2), «–» (3) и СБРОС (4) - предназначены для регулирования напряжения и установки его в 0 (при этом при кратковременном нажатии происходит установка единиц, а при длительном – десятков, переключение диапазонов происходит автоматически);

– кнопка ВАХ - ВФХ (5) - предназначена для установки соответствующего режима работы (снятие ВАХ или ВФХ );

– кнопка ПРЯМАЯ - ОБРАТНАЯ (6) - предназначена для установки режима работы при снятии ВАХ (снятие ВАХ прямой или ВАХ обратной);

– индикатор В (7) - предназначен для индикации значения величины регулируемого напряжения;

– индикатор мА мкА пФ (8) - предназначен для индикации единиц измерения и величины измеряемых значений тока или емкости в процессе работы.

– индикаторы ВАХ – ВФХ - предназначены для индикации установленного режима работы (управляется кнопкой ВАХ–ВФХ, во время установки соответствующего режима индикатор светится).

– индикаторы ПРЯМАЯ-ОБРАТНАЯ - предназначены для индикации установленного режима работы при снятии ВАХ (управляется кнопкой ПРЯМАЯ-ОБРАТНАЯ, во время установки соответствующего режима индикатор светится)

Примечание: При работе переключение диапазонов измерения происходит автоматически.

На задней панели устройства измерительного расположены выключатель СЕТЬ, клемма заземления, держатели предохранителей (закрыты предохранительной скобой), и сетевой шнур с вилкой.

Лабораторная работа №11 сцинтилляционный счетчик ядерных излучений

Цель работы: изучение работы сцинтилляционного счетчика ядерных излучений.

Содержание работы

Атомное ядро - это сложная квантовая система, которая может находиться в различных энергетических состояниях. Наименьшее энергетическое состояние называется основным. Остальные состояния - возбужденными. Спектр энергетических состояний атома дискретный, то есть энергия атомного ядра может принимать только вполне определенные значения. В возбужденном состоянии ядро неустойчиво и всегда стремится перейти в меньшее по энергии состояние, при этом происходит процесс испускания ядром γ- кванта (или конверсионного электрона), энергия которого равна разности энергий соответствующих состояний E₂ и E₁ (1).

(1)

Где E_γ = hν, h - постоянная Планка, ν- частота излучения.

Так как ядра имеют большое количество уровней, и испускание γ -квантов происходит вполне определенным образом согласно правилам отбора, то определение энергии перехода ядра в меньшее энергетическое состояние сводится к определению энергии γ -кванта (или конверсионного электрона) по определенной для данного элемента схеме энергетических уровней.

Экспериментально энергия γ-квантов определяется по вторичному излучению, возникающему при взаимодействии γ-кванта с веществом. При прохождении γ -излучений через вещество вследствие взаимодействия γ -квантов с атомами веществ происходит ослабление интенсивности пучка.

В диапазоне энергий радиоактивных препаратов 0.05-3 МэВ основными являются следующие три процесса взаимодействия фотонов с веществом: комптоновское рассеяние, фотоэффект и образование электронно-дырочной пары.

В эффекте Комптона вместо падающего фотона с энергией E_γ возникает рассеянный фотон с меньшей энергией E_γ’ < E_γ, а электрон, подвергшийся рассеянию, приобретает дополнительную энергию E_e= E _γ - E _γ’ (рис.1 )

Рис.1

При фотоэффекте энергия фотона полностью поглощается атомом, и вылетает один из электронов i-той оболочки с энергией E_e (2):

E_e= E_γ - I_i , i = K,L,M..., (2)

где I_i - потенциал ионизации i-той оболочки атома.

Процесс образования электронно-дырочной пары маловероятен, так как возможен при очень высокой энергии γ -квантов ( ~ 10 МэВ).

Вероятность каждого из рассмотренных эффектов зависит от энергии γ-квантов. Это позволяет анализировать энергетические состояния ядер в атомах и элементный состав γ -радиоактивных веществ по энергетическому спектру вторичных электронов.

Таким образом, при прохождении через вещество γ-кванта, его энергия тратится на ионизацию атомов и их возбуждение. При возвращении атомов в основное состояние выделяется энергия, которая превращается в тепло, частично испускаясь в виде фотонов видимого света. При определенных условиях эти фотоны могут выходить из тела, где они образовались. Возникающие вспышки света называются сцинтилляциями.

Для преобразования сцинтилляций в электрические импульсы используется фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), основными элементами которого являются фотокатод и ускоряющие электроды.

Детекторы излучения, состоящие из сцинтиллятора и ФЭУ, называются сцинтилляционными счетчиками.