Гейгера счетчик метод регистрации

Методы регистрации элементарных частиц

Главная > Доклад >Физика

Методы регистрации элементарных частиц

1) Газоразрядный счётчик Гейгера

Счётчик Гейгера- один из важнейших приборов для автоматического счёта частиц.

Счётчик состоит из стеклянной трубки, покрытой изнутри металлическим слоем (катод), и тонкой металлической нити, идущей вдоль оси трубки (анод).

Трубка заполняется газом, обычно аргоном. Действие счётчика основано на ударной ионизации. Заряженная частица (электрон,£- частица и т.д.), пролетая в газе, отрывает от атомов электроны и создаёт положительные ионы и свободные электроны. Электрическое поле между анодом и катодом ( к ним подводится высокое напряжение) ускоряет электроны до энергии, при которых начинается ударная ионизация. Возникает лавина ионов, и ток через счётчик резко возрастает. При этом на нагрузочном резисторе R образуется импульс напряжения, который подаётся в регистрирующее устройство. Для того чтобы счётчик мог регистрировать следующую попавшую в него частицу, лавинный разряд необходимо погасить. Это происходит автоматически. Так как в момент появления импульса тока падение напряжения на разгрузочном резисторе R велико, то напряжение между анодом и катодом резко уменьшается – настолько ,что разряд прекращается.

Счётчик Гейгера применяется в основном для регистрации электронов и Y -квантов( фотонов большой энергии).Однако непосредственно Y — кванты вследствие их малой ионизирующей способности не регистрируются. Для их обнаружения внутреннюю стенку трубки покрывают материалом, из которого Y -кванты выбивают электроны.

Счётчик регистрирует почти все попадающие в него электроны; что же касается Y — квантов ,то он регистрирует приблизительно только один Y -квант из ста. Регистрация тяжёлых частиц ( например , £-частиц) затруднена, так как сложно сделать в счётчике достаточно тонкое «окошко», прозрачное для этих частиц.

2) Камера Вильсона

Действие камеры Вильсона основано на конденсации перенасыщенного пара на ионах с образованием капелек воды. Эти ионы создаёт вдоль своей траектории движущаяся заряженная частица.

Прибор представляет собой цилиндр с поршнем 1 (рис. 2), накрытый плоской стеклянной крышкой 2. В цилиндре находятся насыщенные пары воды или спирта. В камеру вводится исследуемый радиоактивный препарат 3, который образует ионы в рабочем объеме камеры. При резком опускании поршня вниз, т.е. при адиабатном расширении, происходит охлаждение пара и он становится перенасыщенным. В этом состоянии пар легко конденсируется. Центрами конденсации становятся ионы, образованные пролетевшей в это время частицей. Так в камере появляется туманный след (трек) (рис.3), который можно наблюдать и фотографировать. Трек существует десятые доли секунды. Вернув поршень в исходное положение и удалив ионы электрическим полем, можно вновь выполнить адиабатное расширение. Таким образом, опыты с камерой можно проводить многократно.

Если камеру поместить между полюсами электромагнита, то возможности камеры по изучению свойств частиц значительно расширяются. В этом случае на движущуюся частицу действует сила Лоренца, что позволяет по искривлению траектории определить значение заряда частицы и ее импульс. На рисунке 4 приведен возможный вариант расшифровки фотографии треков электрона и позитрона. Вектор индукции В магнитного поля направлен перпендикулярно плоскости чертежа за чертеж. Влево отклоняется позитрон, вправо — электрон.

3) Пузырьковая камера

Отличается от камеры Вильсона тем, что перенасыщенные пары в рабочем объеме камеры заменяются перегретой жидкостью, т.е. такой жидкостью, которая находится под давлением, меньшим давления ее насыщенных паров.

Пролетая в такой жидкости, частица вызывает возникновение пузырьков пара, образуя тем самым трек (рис.5).

В исходном состоянии поршень сжимает жидкость. При резком понижении давления температура кипения жидкости оказывается меньше температуры окружающей среды.

Жидкость переходит в неустойчивое (перегретое) состояние. Это и обеспечивает появление пузырьков на пути движения частицы. В качестве рабочей смеси применяются водород, ксенон, пропан и некоторые другие вещества.

Преимущество пузырьковой камеры перед камерой Вильсона обусловлено большей плотностью рабочего вещества. Пробеги частиц вследствие этого оказываются достаточно короткими , и частицы даже больших энергий застревают в камере . Это позволяет наблюдать серию последовательных превращений частицы и вызываемые ею реакции.

4) Метод толстослойных фотоэмульсий

Для регистрации частиц наряду с камерами Вильсона и пузырьковыми камерами применяются толстослойные фотоэмульсии. Ионизирующие действие быстрых заряженных частиц на эмульсию фотопластинки. Фотоэмульсия содержит большое количество микроскопических кристалликов бромида серебра.

Быстрая заряженная частица, пронизывая кристаллик, отрывает электроны от отдельных атомов брома. Цепочка таких кристалликов образует скрытое изображение. При появлении в этих кристалликах восстанавливается металлическое серебро и цепочка зёрен серебра образует трек частицы.

По длине и толщине трека можно оценить энергию и массу частицы. Из-за большой плотности фотоэмульсии треки получаются очень короткими, но при фотографировании их можно увеличить. Преимущество фотоэмульсии состоит в том, что время экспозиции может быть сколько угодно большим. Это позволяет регистрировать редкие явления. Важно и то, что благодаря большой тормозящей способности фотоэмульсии увеличивается число наблюдаемых интересных реакций между частицами и ядрами.

Методы регистрации элементарных частиц

Элементарные частицы удается наблюдать благодаря тем следам, которые они оставляют при прохождении через вещество. Характер следов позволяет судить о знаке заряда частицы, ее энергии, импульсе и т. п. Заряженные частицы вызывают ионизацию молекул на своем пути. Нейтральные частицы следов не оставляют, но они могут себя обнаружить в момент распада на заряженные частицы или в момент столкновения с каким-либо ядром. Следовательно, в конечном счете нейтральные частицы также обнаруживаются по ионизации, вызванной порожденными ими заряженными частицами.

Приборы, применяемые для регистрации ионизирующих частиц, подразделяются на две группы. К первой группе относятся приборы, которые регистрируют факт пролета частицы и, кроме того, позволяют в отдельных случаях судить об ее энергии. Вторую группу образуют так называемые трековые приборы, т. е. приборы, позволяющие наблюдать следы (треки) частиц в веществе.

К числу регистрирующих приборов относятся сцинтилляционный счетчик, черенковский счетчик, ионизационная камера, газоразрядный счетчик, полупроводниковый счетчик.

1. Сцинтилляционный счетчик. Заряженная частица, пролетающая через вещество, вызывает не только ионизацию, но и возбуждение атомов. Возвращаясь в нормальное состояние, атомы испускают видимый свет. Вещества, в которых заряженные частицы вызывают заметную световую вспышку (сцинтилляцию), называются фосфорами. Наиболее употребительными фосфорами являются (сернистый цинк, активированный серебром) и (йодистый натрий, активированный таллием).

Сцинтилляционный счетчик состоит из фосфора, от которого свет по специальному световоду подается к фотоумножителю. Импульсы, получающиеся на выходе фотоумножителя, подвергаются счету. Определяется также амплитуда импульсов, пропорциональная интенсивности вспышки. Это дает дополнительную информацию о регистрируемых частицах. Для этого типа счетчиков эффективность регистрации для заряженных частиц 100 %.

2. Черенковский счетчик. Принцип действия этого счетчика рассмотрен в п. 3.3.3. (с. 84). Назначение счетчиков – это измерение энергии частиц, движущихся в веществе со скоростью, превышающей фазовую скорость света в данной среде. Кроме этого, счетчики позволяют разделять частицы по массе. Зная угол испускания излучения, можно определить скорость частицы, что при известной массе равносильно определению ее энергии. Если же масса частицы неизвестна, то она может быть определена по независимому измерению энергии частицы.

Черенковские счетчики устанавливаются на космических кораблях для исследования космического излучения.

3. Ионизационная камера представляет собой электрический конденсатор, заполненный газом, к электродам которого подается постоянное напряжение. Регистрируемая частица, попадая в пространство между электродами, ионизует газ. Напряжение на обкладках конденсатора подбирается так, чтобы все образовавшиеся ионы, с одной стороны, доходили до электродов, не успев рекомбинировать, а с другой – не разгонялись настолько сильно, чтобы производить вторичную ионизацию. Следовательно, на обкладках собираются ионы, возникшие непосредственно под действием заряженных частиц: измеряется суммарный ионизационный ток либо регистрируется прохождение одиночных частиц. В последнем случае камера работает как счетчик.

4. Газоразрядный счетчик обычно выполняется в виде наполненного газом металлического цилиндра с тонкой проволокой, натянутой по его оси. Цилиндр служит катодом, проволока – анодом. В отличие от ионизационной камеры в газоразрядном счетчике основную роль играет вторичная ионизация. Различают два типа газоразрядных счетчиков: пропорциональные счетчики и счетчики Гейгера–Мюллера. В первых – газовый разряд несамостоятельный, во вторых – самостоятельный.

В пропорциональных счетчиках выходной импульс пропорционален первичной ионизации, т. е. энергии частицы, влетевшей в счетчик. Поэтому эти счетчики не только регистрируют частицу, но и измеряют ее энергию.

Счетчик Гейгера–Мюллера по конструкции и принципу действия существенно не отличается от пропорционального счетчика, но он работает в области вольтамперной характеристики, соответствующей самостоятельному разряду, т. е. в области высоких напряжений, когда выходной импульс не зависит от первичной ионизации. Этот счетчик регистрирует частицу без измерения ее энергии. Для регистрации отдельных импульсов возникший самостоятельный разряд нужно гасить. Для этого последовательно с нитью (анодом) включается такое сопротивление, чтобы возникший в счетчике ток разряда вызывал на сопротивлении падение напряжения, достаточное для прерывания разряда.

5. Полупроводниковый счетчик. Основным элементом этого счетчика является полупроводниковый диод, который имеет очень малую толщину рабочей области (десятые доли миллиметра). Вследствие этого счетчик не может регистрировать высокоэнергетические частицы. Но он обладает высокой надежностью и может работать в магнитных полях, поскольку для полупроводников магниторезистивный эффект (зависимость сопротивления от напряженности магнитного поля) очень мал.

К числу трековых приборов относятся камера Вильсона, диффузионная камера, пузырьковая камера и ядерные фотоэмульсии.

1. Камера Вильсона. Так называют прибор, созданный английским физиком Вильсоном в 1912 г. Дорожка из ионов, проложенная летящей заряженной частицей, становится видимой в камере Вильсона, потому что на ионах происходит конденсация пересыщенных паров какой-либо жидкости. Выполняется камера обычно в виде стеклянного цилиндра с плотно прилегающим поршнем. Цилиндр наполняется нейтральным газом, насыщенным парами воды или спирта. При резком расширении газа пар становится пересыщенным, и на траекториях частиц, пролетевших через камеру, образуются треки из тумана, которые фотографируются под разными углами. По внешнему виду треков можно судить о типе пролетевших частиц, об их количестве и их энергии. Поместив камеру в магнитное поле, можно по искривлению траекторий частиц судить о знаке их заряда.

Камера Вильсона долгое время была единственным прибором трекового типа. Однако и она не лишена недостатков, главный из которых – малое рабочее время, которое составляет примерно 1 % от времени, затрачиваемого на подготовку камеры к очередному запуску.

2. Диффузионная камера является разновидностью камеры Вильсона. Пересыщение достигается диффузией паров спирта от нагреваемой крышки к охлаждаемому дну. Возле дна возникает слой пересыщенного пара, в котором пролетающие заряженные частицы создают треки. В отличие от камеры Вильсона диффузионная камера работает непрерывно.

3. Пузырьковая камера. Этот прибор тоже является модификацией камеры Вильсона. Рабочим веществом является перегретая жидкость под высоким давлением. Резким сбросом давления жидкость переводится в неустойчивое перегретое состояние. Пролетающая частица вызывает резкое вскипание жидкости, и траектория оказывается обозначенной цепочкой пузырьков пара. Трек, как и в камере Вильсона, фотографируется.

Пузырьковая камера работает циклами. Ее размеры такие же, как и размеры камеры Вильсона. Жидкость много плотнее пара, что позволяет использовать камеру для исследования длинных цепей рождений и распадов высокоэнергетических частиц.

4. Ядерные фотоэмульсии. При использовании этого метода регистрации заряженная частица проходит в эмульсии, вызывая ионизацию атомов. После проявления эмульсии следы заряженных частиц обнаруживаются в виде цепочки зерен серебра. Эмульсия – среда более плотная, чем пар в камере Вильсона или жидкость в пузырьковой камере, поэтому протяженность трека в эмульсии более короткая. (Трек длиной в эмульсии соответствует треку длиной в камере Вильсона.) Метод фотоэмульсий применяется для изучения частиц сверхвысоких энергий, которые находятся в космических лучах либо получаются в ускорителях.

Преимущества счетчиков и трековых детекторов объединены в искровых камерах, в которых быстрота регистрации, свойственная счетчикам, сочетается с более полной информацией о частицах, получаемой в камерах. Можно сказать, что искровая камера – это набор счетчиков. Информация в искровых камерах выдается немедленно, без последующей обработки. В то же время по действию многих счетчиков можно установить треки частиц.

Изучение счетчика Гейгера-Мюллера

Характеристика газоразрядных детекторов ядерных излучений (ионизационных камер, пропорциональных счетчиков, счетчиков Гейгера-Мюллера). Физика процессов, происходящих в счетчиках при регистрации ядерных частиц. Анализ работы счетчика Гейгера-Мюллера.

Министерство образования и науки российской федерации

Федеральное агенство по образованию

Дальневосточный государственный университет

Лабораторная работа № 4

Изучение счетчика Гейгера-Мюллера

Ефимов Тимофей Александрович

Владивосток 2006 г.

Цель работы: Ознакомление с газоразрядными детекторами ядерных излучений (ионизационные камеры, пропорциональные счетчики, счетчики Гейгера-Мюллера) и физикой процессов, происходящих в счетчиках при регистрации ядерных частиц. Исследование счетчика Гейгера-Мюллера.

1) Снятие плато счетчика, определение его наклона и выбор рабочей точки.

а) снимем зависимость скорости счета частиц от напряжения.

Таблица 1. — Показатели

График 1. — Кривая

б) Выберем рабочую точку соответствующую напряжению U=410 В.

2) Определение мертвого времени счетчика методом двух источников.

При заданном значении напряжении для комбинации 2х источников получим

Таблица 2. — Результат

Определим мертвое время счетчика

Рассчитаем ошибку определения мертвого времени счетчика

Таким образом, мертвое время счетчика (8,3±1,3)*10 -3 с. Относительная ошибка определения мертвого времени счетчика ?(?)=15%.

Вывод: мы изучили работу газоразрядных детекторов, построили счетную характеристику счетчика Гейгера-Мюллера, определили его мертвое время.

Подобные документы

Принцип действия и назначение счетчика Гейгера–Мюллера, расшифровка его принципиальной схемы и выполняемые функции. Методы проверки счетчика, требования к качеству. Разновидности счетчиков и порядок их самостоятельного изготовления в домашних условиях.

реферат [474,7 K], добавлен 28.09.2009

Радиоактивные излучения, их сущность, свойства, единицы измерения, физическая доза и мощность. Газоразрядные счётчики ионизирующих частиц. Конструкция и принципы работы счётчиков Гейгера с высоковольтным питанием, СТС-5 и слабого бета-излучения СТБ-13.

курсовая работа [3,8 M], добавлен 05.11.2009

Загальне поняття про будову лічильника Гейгера-Мюллера, його призначення. Функції скляного віконця трубки. Процес реєстрації нейтронів. Історія винаходу лічильника. Камера Вільсона як детектор треків швидких заряджених частинок. Процес конденсації пари.

презентация [339,3 K], добавлен 15.04.2013

Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц; газоразрядный счетчик Гейгера и камера Вильсона. Открытие радиоактивности; исследование альфа-, бета- и гамма-излучения. Рассмотрение биологического действия радиоактивных излучений на живые организмы.

презентация [2,2 M], добавлен 03.05.2014

Один из важнейших приборов для автоматического счёта элементарных частиц — счётчик Гейгера, основанный на принципе ударной ионизации. Конденсация перенасыщенного пара с образованием капелек воды в камере Вильсона. Метод толстослойных фотоэмульсий.

доклад [697,7 K], добавлен 28.05.2009

Счетчики и их классификация. Установка нуля счетчика. Схема формирования кратковременного импульса. Логическая структура пятиразрядного кольцевого счетчика. Двоичный асинхронный счетчик с последовательным переносом. Способы повышения быстродействия.

методичка [1,5 M], добавлен 02.07.2009

Анализ законодательной и нормативной документации по поверке однофазных счетчиков активной электрической энергии, не зависимо от модели какого либо определенного счетчика. Метрологическая экспертиза документации и аттестация методик выполнения измерений.

курсовая работа [90,4 K], добавлен 08.11.2012

Изучение возникновения и применения гамма-излучения. Особенности использования в качестве детекторов в дозиметрических приборах газоразрядных счетчиков, работа которых основана на ионизирующем действии ядерного излучения; их достоинства и недостатки.

курсовая работа [696,4 K], добавлен 24.11.2013

Принцип работы и конструкция лопастного ротационного счетчика количества воды. Определение по счетчику объема воды, поступившей в емкость за время между включением и выключением секундомера. Расчет относительной погрешности измерений счетчика СГВ-20.

лабораторная работа [496,8 K], добавлен 26.09.2013

Эрнест Резерфорд — «отец» ядерной физики, создатель планетарной модели атома, лауреат Нобелевской премии по химии 1908 года. Биография ученого, происхождение, образование; научная деятельность, открытия. Эксперимент Гейгера — Марсдена с золотой фольгой.

презентация [51,9 K], добавлен 02.04.2013

Гейгера счетчик метод регистрации

Явление радиоактивности. Методы регистрации радиоактивных излучений и частиц. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3.1.Сборка дозиметра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3.2.Исследование естественных и искусственных источников

Список использованных источников и литературы. . . . . . . . . . . . . . 13

Введение

С тех пор, как было открыто явление радиоактивности, прошло уже более века. Еще несколько десятилетий понадобилось ученым, чтобы во всех тонкостях постичь суть этого явления и научиться использовать его в практических целях. Наше существование кажется уже немыслимым без использования знаний об энергии атома: почти все передовые страны мира интенсивно развивают ядерную энергетику, совместными усилиями строят первый термоядерный энергетический реактор; а масштабы применения радиации и радиоактивных изотопов в космической технике, медицине, биологии, сельском хозяйстве, геологии увеличиваются с каждым годом.

Все живые организмы постоянно испытывают на себе действие природного ионизирующего излучения. Радиоактивные материалы входят в состав Земли и даже человек слегка радиоактивен, т.к. в любой живой ткани присутствуют в малейших количествах радиоактивные вещества.

Радиоактивность – это явление, на которое человек из-за отсутствия необходимых органов чувств не может мгновенно реагировать. Поэтому необходимы соответствующие измерительные приборы, которые предоставляли бы информацию о наличии излучения и его мощности.

Как измеряют уровень радиации? Каков принцип действия измерительных приборов?

Исходя из этого, объектом исследования является прибор для измерения интенсивности радиации, а предметом – ионизирующее излучение.

Цель исследования – измерить интенсивность радиации в том месте, где находится человек, и обследовать определенные предметы.

Поставленная цель определила задачи:

Проанализировать научную литературу о явлении радиоактивности, методах регистрации радиоактивных излучений.

Разработать схему прибора для измерения уровня радиации.

В работе использовались следующие методы исследования: эксперимент, наблюдение, анализ.

Оборудование: трубки Гейгера типа СИ-39Г и LND-712, источник питания 5В, табло, микроконтроллер, конденсаторы, резисторы, транзисторы, динамик, преобразователь напряжения, компьютер.

Явление радиоактивности

В 1896 году французский ученый Антуан Анри Беккерель положил несколько фотографических пластинок в ящик стола, придавив их кусками какого-то минерала, содержащего уран. Когда он проявил пластинки, то, к своему удивлению, обнаружил на них следы каких-то излучений, которые он приписал урану.

Вскоре этим явлением заинтересовалась Мария Кюри, молодой химик, которая и ввела в обиход слово «радиоактивность». В 1898 году она и её муж Пьер Кюри обнаружили, что уран после излучения таинственным образом превращается в другие химические элементы. Один из этих элементов супруги назвали полонием в память о родине Мари Кюри, а ещё один – радием, поскольку по – латыни это слово означает «испускающий лучи». Радиоактивное излучение этих элементов было значительно интенсивнее излучения солей урана.

Изучая ионизирующую способность радиоактивного излучения, Эрнест Резерфорд в 1899 году обнаружил, что оно неоднородно и состоит из двух частей, которые он назвал α- и β – лучами. Ему удалось доказать, что α- лучи являются потоком ядер атомов гелия. В том же году А. Беккерель доказал, что β – лучи являются потоком электронов. В 1900 году французский физик П. Виллард установил, что в состав радиоактивного излучения входит ещё и третья составляющая, которую он назвал γ – лучами. Изучение γ – лучей показало, что они представляют собой электромагнитные волны, длина волны которых меньше, чем у рентгеновских лучей. Таким образом, было установлено, что радиоактивное излучение состоит из α-, β–и γ – лучей.

В 1903 году Э. Резерфорд и его сотрудник Ф. Содди указали на то, что явление радиоактивности сопровождается превращением одного химического элемента в другой, например радия в радон. Явление радиоактивности всегда сопровождается выделением энергии. Радиоактивность – свойство некоторых атомных ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра с испусканием частиц.

В 1932 году Фредерик и Ирен Жолио-Кюри, облучая нерадиоактивные вещества α-частицами, обнаружили, что некоторые из них после облучения становятся радиоактивными. Таким образом, оказалось возможным получать радиоактивные изотопы веществ, которые обычно не радиоактивны. Радиоактивные изотопы находят широкое применение в производстве и различных областях науки.

Разные виды излучений сопровождаются высвобождением разного количества энергии и обладают разной проникающей способностью, поэтому они оказывают неодинаковое воздействие на ткани живого организма. Альфа-излучение, задерживается например, листом бумаги и практически не способно проникнуть через наружный слой кожи, образованный отмершими клетками. Проникающая способность гамма-излучения, которое распространяется со скоростью света, очень велика: его может задержать лишь толстая свинцовая или бетонная плита.

Методы регистрации радиоактивных излучений и частиц

Все методы наблюдения и регистрации радиоактивных излучений и частиц основаны на их свойстве производить ионизацию и возбуждение атомов.

Сцинтилляционный счетчик – один из первых приборов для наблюдения места встречи частицы с экраном покрытым люминофором. Заряженная частица, проходя через экран, вызывает его свечение. Сцинтилляционные счетчики регистрируют почти 100% попавших в них заряженных частиц и до 30% γ- квантов.

Полупроводниковый счетчик – это по существу плоский полупроводниковый диод, включенный в цепь в непропускном направлении. Если через р-п переход проходит быстрая заряженная частица, то образованные ею электроны и дырки создадут в цепи кратковременный импульс тока, который (после усиления) зарегистрируется соответствующим прибором.

Газоразрядный детектор — с самостоятельным разрядом изобретен в 1908 г. физиками Х.Гейгером и Э.Резерфордом. Позднее он был усовершенствован Х.Гейгером и немецким физиком В.Мюллером и называется теперь «счетчик Гейгера-Мюллера» Это детектор для регистрации (счета) отдельных заряженных частиц, нейтронов, квантов рентгеновского и гамма-излучений. Механизм работы счетчика основан на возникновении самостоятельного разряда в рабочем объеме счетчика, заполненного газом, при попадании в этот объем изучаемой высокоэнергетичной частицы. Образование электрического разряда ведет в замкнутой электрической цепи к формированию тока примерно на время существования разряда, который и регистрирует электронное счетное устройство. Таким образом, число импульсов тока соответствует числу частиц, вызвавших разряды в счетчике за время наблюдения. Счетчики Гейгера-Мюллера предназначены только для измерения пространственных и временных характеристик потоков частиц или фотонов, но не позволяют определить энергию и природу частиц. Поэтому счетчики Гейгера-Мюллера применяются в основном, как детекторы в радиометрии различных ионизирующих излучений для оценки потоков излучений.

Пузырьковая камера является своеобразной модификацией камеры Вильсона. Этоприбор для регистрации следов (или треков) быстрых заряженных ионизирующих частиц, действие которого основано на вскипании перегретой жидкости вдоль траектории частицы. Эффективность регистрации пузырьковой камеры различных процессов взаимодействия или распада определяется в основном её размерами. Наиболее типичный объём — сотни литров, но существуют камеры гораздо большего размера, например, водородная камера «Мирабель» на ускорителе Института физики высоких энергий РАН имеет объём 10 м³; водородная камера на ускорителе Национальной ускорительной лаборатории США — объём 25 м³.

Практическая часть

Сборка дозиметра

Во всех бытовых и во многих профессиональных приборах дозиметрического контроля в качестве датчика радиоактивного излучения используется счетчик Гейгера. Этот компонент стал важной частью дозиметра по причине простоты, надежности и эффективности применения.

Работа счётчика основана на ударной ионизации. Частицы, испускаемые радиоактивным изотопом, попадая на стенки счётчика, выбивают из него электроны. Электроны, двигаясь в газе и сталкиваясь с атомами газа, выбивают из атомов электроны и создают положительные ионы и свободные электроны. Электрическое поле между катодом и анодом ускоряет электроны до энергий, при которых начинается ударная ионизация. При достаточно большой напряженности поля энергии этих ионов становится достаточной, чтобы порождать вторичные лавины, способные поддерживать самостоятельный разряд, в результате чего ток через счетчик резко возрастает.

При этом на сопротивлении R образуется импульс напряжения, который подается в регистрирующее устройство. Чтобы счётчик смог регистрировать следующую попавшую в него частицу, лавинный разряд нужно погасить. Это происходит автоматически. В момент появления импульса тока на сопротивлении R возникает большое падение напряжения, поэтому напряжение между анодом и катодом резко уменьшается — настолько, что разряд прекращается, и счетчик снова готов к работе.

Изучив принцип работы счетчика Гейгера-Мюллера и технику безопасности при работе с радиоактивными препаратами и высоким напряжением, приступаю к сборке прибора.

Основной деталью моего прибора являются трубки Гейгера типа СИ-39Г и LND-712. Трубка СИ-39Г предназначена для измерения жесткого β- излучения и γ- излучения, а трубка LND-712 для всех видов излучения.

Для работы прибора необходимо иметь источник постоянного тока напряжением 400В. В качестве источника постоянного тока я использую преобразователь (5В — 400В).

Разработанная мною схема прибора:

Для подключения дисплея прибора я использую следующую схему:

При прохождении частицы через одну из трубок в ней возникает импульс тока, который усиливается транзистором VT1, идет на динамик и микроконтроллер. Запрограммированный мною контроллер, выполняет подсчет пришедших импульсов и выводит результат на табло.

Результат измерения я могу вывести на компьютер или встроенное в прибор табло.

Исследование естественных и искусственных источников радиации

Человек непрерывно подвергается действию радиоактивного излучения. Источником этого излучения являются: космические тела, недра Земли, здания (в кирпичах и железобетоне имеются радиоактивные вещества), даже в нашем теле содержится радиоактивный калий . В организме взрослого человека содержится 20 мг радиоактивного калия.

При измерении естественного фона в комнате мною получен результат — 15 мкР в час. Таким образом я получаю в среднем 131мР( 1,31 мЗв) в год. (1 Зв ≈ 100бэр ≈ 100Р).

Для проведения следующего исследования, я перепрограммировал свой прибор, с целью получения результата измерения в импульсах. В комнате прибор зафиксировал 105 импульсов за 10 минут. Опускаю зонд в какао — порошок на тоже время. Прибор зафиксировал 127 импульсов. Значит, в какао содержится естественный радиоактивный изотоп.

Вблизи вольфрам – ториевого электрода от лампы ДКСШ – 3000, мой прибор зафиксировал 350 мкР/ч. Если разместить между электродом и зондом лист бумаги, показания прибора не изменяются. Следовательно, электрод излучает β и γ- лучи.

Поднесем к зонду пластину из ионизационной камеры датчика дыма, содержащий активностью 30 кБк. (1 Бк = 1 расп/с). Результат измерения – 1,7мР/ч. Преграда из бумаги снизила показания до 0,4 мР/ч, т.е. препятствует прохождению альфа частиц.

Анализ полученных результатов позволил сделать вывод о том, что исследуемые предметы содержат радиоактивные изотопы.

Заключение

В ходе исследования было выявлено:

— Собранный мною дозиметр, позволил добиться поставленной цели, и измерить интенсивность радиации.

— Мы непрерывно подвергаемся действию радиоактивного излучения;

— Радиация бывает нескольких видов;

— Проникающая способность излучений различается.

Интенсивность радиации надо учитывать, определяя опасность того или иного источника радиации и оценивая время, которое можно безопасно пребывать возле него.

Радионуклиды рассеяны в природе и содержатся в любом окружающем нас объекте, неважно живой он или неживой. Излучение этих радионуклидов, наряду с космическим излучением, создает естественный радиационный фон.

Очистить продукты, землю или предметы от радиации практически невозможно. А бытовой дозиметр поможет определить уровень радиации в любом месте и выявить потенциально опасные источники.

Радиация. Дозы, эффекты, риск. Пер. с англ. – М.:Мир, 1988.-79с

Интересные факты об атоме и радиации. А.А.Акатов, Ю.С. Коряковский.Госкорпорация «Росатом». Москва 2009

Ядерная энергия на службе человечества. А.А.Акатов, Ю.С. Коряковский. Госкорпорация «Росатом». Москва 2009

В.М.Кузнецов. Ядерная опасность. Москва Издательство «ЭПИцентр» 2003

Энциклопедический словарь юного физика. М.:Педагогика, 1991.-336с

А.В. Перышкин. Курс физики. Часть третья. Гос.учебно-педагогическое издательство министерства просвещения РСФСР М. 1958