Презентация по физика на тема: "Експериментални методи за изследване на частици." Презентация по физика на тема: "Експериментални методи за изследване на частици" Представяне на принципа на действие на брояча на Гайгер

Презентация по физика на тема: "Експериментални методи за изследване на частици." Презентация по физика на тема: "Експериментални методи за изследване на частици" Представяне на принципа на действие на брояча на Гайгер

04.03.2022 Общ

Изпълнил: Андрей Андрейенко

Гомел 2015 г

Брояч на Гайгер-Мюлер - изобретен през 1908 г. от Г. Geiger, по-късно подобрен от W. Muller, който внедри няколко разновидности на устройството. Съдържа камера, пълна с газ, поради което това устройство се нарича още газонапълнени детектори.

Принципът на работа на измервателния уред Измервателният уред е газоразряден обем със силно нехомогенна

електрическо поле. Най-често се използват измервателни уреди с коаксиално разположени цилиндрични електроди:

външният цилиндър е катод, а опъната по оста му нишка с диаметър 0,1 mm е анод. Вътрешният или събирателен електрод (анод) е монтиран върху изолатори. Този електрод обикновено е направен от волфрам, който произвежда здрав и равномерен проводник с малък диаметър. Другият електрод (катод) обикновено представлява част от корпуса на измервателния уред. Ако стените на тръбата са стъклени, вътрешната й повърхност е покрита с проводим слой (мед, волфрам, нихром и др.). Електродите са разположени в херметически затворен резервоар, пълен с малко газ (хелий, аргон и др.) до налягане от няколко сантиметра до десетки сантиметри живачен стълб. За да може прехвърлянето на отрицателни заряди в брояча да се извършва от свободни електрони, газовете, използвани за запълване на броячите, трябва да имат достатъчно нисък коефициент на залепване на електрони (като правило това са благородни газове). За регистриране на частици с малък пробег (α-частици, електрони) в брояча се прави прозорец, през който частиците влизат в работния обем.

a - край, b - цилиндричен, c - игловиден, d - брояч с кожух, d - плоскопаралелен

Броячите на Гайгер се делят на несамогасящи се и самогасящи се

Верига за потискане на външния разряд.

В пълните с газ броячи положителните йони преминават по целия път до катода и се неутрализират близо до него, отделяйки електрони от метала. Тези допълнителни електрони могат да доведат до друг разряд, ако не се предприемат стъпки за предотвратяването и гасенето му. Разрядът в измервателния уред се гаси чрез включване на съпротивителен уред в анодната верига. При наличие на такова съпротивление, разрядът в измервателния уред спира, когато напрежението между анода и катода намалее поради събирането на електрони в анода до стойности, по-малки от необходимите за поддържане на разряда. Съществен недостатък на тази схема е ниската времева разделителна способност от порядъка на 10−3 s или повече.

Самозагасващи се измервателни уреди.

Понастоящем рядко се използват несамозагасващи измервателни уреди, тъй като са разработени добри самозагасващи се измервателни уреди. Очевидно, за да се спре разрядът в брояча, е необходимо да се отстранят причините, които поддържат разряда след преминаване на йонизираща частица през обема на брояча. Има две такива причини. Един от тях е ултравиолетовото лъчение, генерирано по време на процеса на разреждане. Фотоните на това лъчение играят двойна роля в процеса на разреждане. Положителната им роля в самозагасящ се метър

Разпространението на разряда по насрещната нишка; отрицателната роля е изхвърлянето на фотоелектрони от катода, което води до поддържане на разряда. Друга причина за появата на вторични електрони от катода е неутрализирането на положителните йони на катода. При нормално работещ брояч изхвърлянето трябва да се прекъсне при първата лавина. Най-често срещаният метод за бързо гасене на разряд е добавянето на друг газ, способен да потуши изпускането, към основния газ, който пълни измервателния уред. Метър с такъв пълнеж се нарича самозагасящ се.

Облачната камера може да се нарече „прозорец“ в микросвета. Това е херметически затворен съд, пълен с водна пара или алкохоли, близки до насищане.

Облачната камера изигра огромна роля в изучаването на структурата на материята. В продължение на няколко десетилетия той остава практически единственият инструмент за визуално изследване на ядрената радиация. През 1927 г. Уилсън получава Нобелова награда за физика за изобретението си.

Гайгеров брояч

Гайгеров брояч(или брояч на Гайгер-Мюлер) е пълен с газ брояч на заредени елементарни частици, електрическият сигнал от който се усилва поради вторичната йонизация на газовия обем на брояча и не зависи от енергията, оставена от частицата в този сила на звука. Изобретен през 1908 г. от H. Geiger и E. Rutherford, по-късно подобрен от Geiger и W. Muller.

Контра приложение

Броячът на Гайгер се използва главно за запис на фотони и у-кванти.
Броячът регистрира почти всички попаднали в него електрони.
Регистрирането на сложни частици е трудно.

Балонна камера

Балонната камера е изобретена от Доналд Глейзър (САЩ) през 1952 г. Глейзър получава Нобелова награда за откритието си през 1960 г. Луис Валтер Алварес усъвършенства мехурчестата камера на Glaser, като използва водород като прегрята течност. И също така да анализира стотици хиляди снимки, получени по време на изследване с помощта на балонна камера, Алварес беше първият, който използва компютърна програма, което направи възможно анализирането на данни с много висока скорост.

Балонната камера използва свойството на чиста прегрята течност да кипи (образува мехурчета пара) по пътя на заредена частица. Прегрята течност е течност, която е била нагрята до температура над нейната точка на кипене за дадените условия.
Прегрятото състояние се постига чрез бързо (5-20 ms) намаляване на външното налягане. За няколко милисекунди камерата става чувствителна и може да открие заредена частица. След заснемане на следите, налягането се повишава до предишната си стойност, мехурчетата се „свиват“ и камерата отново е готова за употреба

АБСТРАКТ

" Брояч на Гайгер-Мюлер"

Принцип на работа

а) Брояч и превключваща верига.Брояч на Гайгер-Мюлер, заедно със сцинтилационен брояч, в повечето случаи се използва за преброяване на йонизиращи частици и преди всичко на частици и вторични електрони, генерирани под въздействието на лъчите. Този брояч обикновено се състои от цилиндричен катод, вътре в който по геометричната му ос върху изолатори е опъната тънка жица, служеща за анод. Налягането на газа вътре в тръбата обикновено е от порядъка на 1 З10 банкомат

Принципната схема за включване на брояча е показана на фиг. Напрежението се подава към измервателния уред U, който за най-често използваните броячи достига 1000 V;съпротивлението е свързано последователно с брояча Р. Падането на напрежението, което причинява Ркогато токът преминава през измервателния уред, може да се определи с подходящо измервателно устройство. Най-често за тази цел се използва усилвател; за прости експерименти може да се използва и струнен електрометър. Капацитетът е обозначен с пунктирана линия СЪСпредставлява общия капацитет на веригата, свързана успоредно на съпротивлението Р. Необходимо е да се обърне внимание на факта, че на цилиндъра винаги има отрицателно напрежение, тъй като ако полюсите са свързани неправилно, измервателният уред може да стане неизползваем.

б) Изпускателен механизъм.Действието на описаната верига зависи значително от напрежението U. При много ниски напрежения йоните, образувани в газа между катода и анода под въздействието на заредени частици, се придвижват към електродите толкова бавно, че някои от тях успяват да се рекомбинират, преди да достигнат електрода. Но при напрежение, по-високо от напрежението на насищане U 5, всички йони достигат електродите и ако времевата константа на веригата е много по-голяма от времето за събиране на йоните, тогава поради съпротивлението Р, възниква импулс на напрежение, равен на AU= = ne/S, което намалява с времето, като

/>. В тази област, простираща се от U$ до напрежение Upt, броячът действа като обикновена йонизационна камера.

Под напрежение Uпинапрегнатостта на полето в непосредствена близост до анода става толкова висока, че броят на първичните йони, произведени от йонизиращите частици, се увеличава поради ударна йонизация. Вместо чпървичните електрони достигат до анода pAелектрони. Коефициент на усилване на газа а,нараства с увеличаване на напрежението, в "пропорционалната област" между UПлИ нагоре1 не зависи от първичната йонизация; следователно броят на импулсите на напрежение, които възникват, например, при съпротивление А под въздействието на силно йонизираща b-частица и една бърза b-частица, ще се отнасят една към друга като първични йонизации на двете частици. Под напрежение USYпечалба А= аз, и на горната граница на тази област може да достигне стойност от 1000 или повече. При по-високо напрежение UР, печалба Авече не зависи от първичната йонизация, така че импулсите, произтичащи от слабо и силно йонизиращи частици, все повече се изравняват. При Ugл– прагово напрежение, “контраплато” или “регион на Гайгер” - всички импулси имат почти еднаква величина, независимо от първичната йонизация. При напрежения по-високи от не много ясно дефинираното напрежение Ug2 , появяват се голям брой фалшиви импулси, които в крайна сметка се превръщат в непрекъснат разряд.

РАЗДЕЛИТЕЛ НА СТРАНИЦА--

Принципна схема на включване на брояча

Амплитудна характеристика на измервателния уред в зависимост от напрежението

Описаните по-долу броячи работят в района на Гайгер между Ug1 И Ug2 .

Много сложният процес на изхвърляне в района на платото може да бъде описан приблизително по следния начин. Електроните, генерирани по време на първичната йонизация, създават плътен облак от йони в непосредствена близост до анода в резултат на комбинираното действие на ударна йонизация и фотойонизация от кванти на ултравиолетова светлина. Поради високата скорост на движение облаците, които се появиха в този облак свободни електрониза много кратко времепадат върху анода, докато при газово усилване от 1000 по-бавните положителни йони все още се отдалечават леко от местата си на произход. Тъй като положителен пространствен заряд възниква директно около жицата, силата на полето там е 10 ~6 секили по-малко намалява толкова много, че ударната йонизация става невъзможна и електронната лавина веднага завършва. Въпреки това, по време на IO-4 секположителните йони се придвижват към катода и обикновено образуват вторични електрони там, когато се неутрализират. Тези фотоелектрони се придвижват към анода и там предизвикват нова лавина; В резултат на това може да възникнат забавени разряди или осцилиращ коронен разряд. Появата на йони с отрицателни заряди или метастабилни атомни състояния също може да причини такава намеса. Смята се, че броячът на заредени частици отговаря на предназначението си само ако е възможно да се потиснат тези последващи разряди. За последното е необходимо или да се намали напрежението на измервателния уред за достатъчно дълго време след разреждането, или да се изберат подходящи газове за пълнене на измервателния уред.

в) Изгасване на разряда.Напрежението на измервателния уред намалява всеки път, когато се задейства с определена сума

Ако устойчивост на течове Лдостатъчно голям, тогава диапазонът е равен на pAe,изтича толкова бавно, че напрежението отново достига праговата стойност, необходима за задействане на брояча само след като всички положителни йони са изчезнали; Само след това мъртво време броячът може отново да се счита за готов да преброи следващата частица. От опитите е известно, че напр.

Самозагасващи се броячи, които произвеждат разрядни импулси с продължителност само няколко десетхилядни от секундата , получени чрез пълнене на измервателните уреди с многоатомен газ, като метан, или чрез добавяне на такъв газ към благороден газ, ако последният е въведен в измервателния уред. Тези газове очевидно получават енергия от интерфериращи йони или метастабилни атоми на благороден газ при дисоциация; следователно на практика не се появяват нови електрони и не възникват смущаващи последващи разряди. Тъй като охлаждащият газ постепенно се разлага главно поради дисоциация, такива броячни тръби стават неизползваеми след разреждане на IO7–IO9.

d) Характеристики на измервателния уред.За да проверите качеството на брояча, намерете количеството нимпулси на напрежение, възникващи върху съпротивлението Рс постоянно облъчване на измервателния уред в зависимост от напрежението на измервателния уред U. В резултат на това се получава характеристиката на измервателния уред под формата на крива, показана на фиг. Волтаж U", при което започват да се наблюдават първите импулси зависи от праговото напрежение на използвания измервателен уред, което в повечето случаи е няколко десети от волта. Веднага щом височината на импулса надвиши праговата стойност, тя ще бъде отчетена и с по-нататъшно увеличаване на напрежението нтрябва да остане постоянно, тъй като напрежението се увеличава допълнително до края на региона на Гайгер. Това, разбира се, не работи перфектно; напротив, в резултат на появата на отделни фалшиви изхвърляния, платото има повече или по-малко изразено плавно издигане. При измервателни уреди, работещи в пропорционалната област, е възможно да се получи почти хоризонтално плато на характеристиката.

За добрите броячи се прилагат следните изисквания: платото трябва да е възможно най-дълго и равномерно, т.е. Ug, И Ug2 трябва да бъде равно на поне 100 V, тогава увеличението на броя на импулсите не трябва да бъде повече от няколко процента на всеки 100 Vнапрежение; характеристиката трябва да бъде непроменена за дълго време и в достатъчен диапазон, независимо от температурата; Чувствителността за частици трябва да бъде практически 100%, т.е. Всяка контрачастица, преминаваща през чувствителните пространства, трябва да бъде регистрирана. Желателно е измервателният уред да има ниско прагово напрежение и да произвежда големи импулси на напрежение. По-долу ще се спрем подробно на степента, в която тези качества на брояча зависят от пълнителя, вида и формата на електродите и схемата на свързване на брояча.

Продължение
--РАЗДЕЛИТЕЛ НА СТРАНИЦА--

Б) Производство на измервателни уреди

а) Общи разпоредби.Изисква се голямо внимание и чистота при производството на измервателни уреди; например малки прашинки или фрагменти от електроди, или малки количества чужди газове, като водна пара, вече могат да направят глюкомера неизползваем. Но дори когато тези изисквания са изпълнени, не всеки брояч е успешен, така че в зависимост от различни обстоятелства преброяването на частиците може да се случи с по-голяма или по-малка грешка. Важна роляПо време на производството на измервателния уред е важно да няма прах и да почиствате електродите. Истъклена тръба за грес Идруги замърсители и добра вакуумна технология. За да има дълъг живот на тръбата, газът за пълнене трябва да се поддържа чист през цялото време. За тази цел е най-добре да се използват стъклени тръби с разтопени електроди, които могат да се отгряват по-добре във вакуум. Тъй като понякога е невъзможно да се избегнат лепилните фуги, най-малкото е необходимо да се използва лепило с ниско налягане на парите Инезначителна разтворимост в органични газове, добавени към пълнителния газ за гасене на разряда.

Описаните по-долу броячи при подходящо напрежение могат да работят като пропорционални броячи, ако линеен усилвател с достатъчно голямо усилване е свързан между броячната тръба и броячното устройство.

б) Пълнене с газ. 1) Налягане на газа. Средната специфична йонизация от бързи електрони за повечето газове е приблизително 20 до 100 йонни двойки на смпробег при атмосферно налягане; тя е обратно пропорционална на налягането. За да може такъв електрон да има дължина на пътя приблизително 2 смвероятно образува поне една двойка йони в брояча Итова би предизвикало сигнал в измервателния уред, необходимо е минимално налягане от приблизително 50 мм rt. Изкуство. Най-често на това ниво се задава горната граница на налягането; при по-високо налягане работното напрежение на измервателния уред ще трябва да бъде настроено твърде високо.

2) Несамозагасващи измервателни уреди. При несамозагасващи се измервателни уреди, чрез избор на подходящ газ за тяхното пълнене и съответните параметри на веригата, е възможно да се доведе мъртвото време до стойност, по-малка от 10-4 сек.Успешните пълнители са благородни газове, които, разбира се, не трябва да бъдат изключително чисти; по-добре е да добавите известно количество друг газ към тях, за да елиминирате метастабилните състояния на атомите на благородния газ, които се появяват след разреждането.

Специфичната йонизация на хелия е много малка, така че трябва да се използва при налягане най-малко 200 мм rt. Изкуство.; хелият може да се използва до атмосферно налягане; затова е подходящ за плотове с много тънки прозорци. Работното напрежение дори при атмосферно налягане е около 1100 V.Особено подходящи газове са аргонът и неонът, които имат висока специфична йонизация и относително ниско работно напрежение. Добавянето на до 10% водород се оказа изключително успешно и малко количество живачни пари може да елиминира метастабилните състояния; но добавянето на кислород трябва да се избягва поради опасност от образуване на отрицателни йони на катода. Ако въглеродният диоксид се използва като пълнител, образуването на отрицателни йони може да се избегне чрез добавяне на CS2 към него. Отрицателните йони се появяват в големи количества във въздуха, така че не е подходящ за пълнене на измервателни уреди. Всички газове трябва да бъдат напълно изсушени, тъй като отрицателните йони се образуват особено лесно във водна пара. Органичните изпарения също трябва да се избягват; могат да възникнат например при използване на лепило.

Аргон с добавяне на няколко процента CO2 и по-специално чист метан, който при атмосферно налягане бавно и непрекъснато тече от стоманен цилиндър през редуцир вентил в измервателна тръба, изолирана от въздуха, се използват като газ за пълнене в пропорционална степен метра.

3) Самозагасващи се измервателни уреди. За самозагасващи се броячи мъртвото време обикновено е няколко десетхилядни от секундата. За производството на висококачествени самозагасващи се измервателни уреди е необходимо както пълнителят, така и охлаждащият газ да са много чисти, тъй като дори незначително замърсяване може да наруши процеса на охлаждане.

Най-често използваният пълнител е смес от аргон и 5–10% етилов алкохолс общо налягане около 100 мм rt. Изкуство. Колкото по-високо е алкохолното съдържание, толкова по-малко гладко е платото на метъра. Следи от водна пара или въздух, както и леко замърсяване с азот водят до влошаване на платото. В присъствието на алкохолни пари, поради тяхната дисоциация под въздействието на разряди, платото на измервателните уреди се влошава с времето и работното напрежение се увеличава. Добри броячи Vв разтопени стъклени тръби, след IO8–10" разряди те се повредят и трябва да се напълнят отново. Измервателите, направени с помощта на органично лепило, са още по-малко стабилни. Тъй като такива измервателни уреди не могат да бъдат калцинирани, оставяйки ги на вакуумна помпа, през тях се пропуска разряд за 1 –2 дни; първо се пълнят само с алкохолни пари, за да се насити повърхността на лепилото с алкохол.

В допълнение към алкохола, редица други органични газове или пари също могат да се използват като охлаждащ примес, например метилал 2), мравчен етилов етер, метан, ксилен, въглероден тетрахлорид, серен етер, етилен и др. Срокът на експлоатация на измервателните уреди, в зависимост от свойствата на парите, включени в пълнителя, варира от 10" до IO9 разряди. Метанът може да се използва и като независим пълнител на измервателния уред.

При диаметър на анодния проводник 0,1 налягането на газа е от 50 до 120 мм rt. Изкуство. праговото напрежение варира между 800 и 12U0 V,ако измервателният уред използва пари от органични вещества като гасители.

От двуатомните газове само халогени могат да се използват като добавка за охлаждане на благородни газове; тази добавка трябва да бъде само няколко хилядни, тъй като в противен случай ще се образуват отрицателни йони, които нарушават процеса на охлаждане. Тъй като халогенните молекули не се разлагат, експлоатационният живот на брояча не е ограничен в това отношение. Според Либзон и Фридман неонът е особено подходящ за пълнене на броячи, който се добавя към смес от четири части аргон с една част хлор в количество 0,1–1%. С общо налягане от 200 до 500 мм rt. Изкуство. Работното напрежение варира от 250 до 600 V.Аргонът с добавяне на няколко хилядни от бром или неоп с хлор също дава ниско прагово напрежение; обаче платото в този случай е по-малко добро.

Продължение
--РАЗДЕЛИТЕЛ НА СТРАНИЦА--

в) Катоди.Медта е най-подходящият материал за катоди; освен това могат да се използват графит, сребро, злато и платина; Те се използват по-специално в стъклени плотове под формата на тънки покрития. Могат да се използват и неръждаема стомана и месинг. Металните тръби са добре полирани отвътре и старателно почистени със спирт или ацетон преди монтаж. Металите, струговани на струг или полирани, показват спонтанно излъчване на електрони веднага след обработката, което постепенно изчезва. Затова се препоръчва механично обработените катоди да се загреят преди сглобяване на измервателния уред или да се оставят на въздух за 24 часа.

За надеждно почистване на медни катоди, по-специално в несамозагасителни измервателни уреди, се използва смес от равни части от 50% азотна киселина и 90% сярна киселина, която се разрежда с 5–10 части вода. След третиране с този състав катодът се промива 5–10 пъти с вода и накрая с дестилирана вода; след това загрейте тръбата за около 2 часа във висок вакуум при температура 350–400 ° C. Ако пълнителят съдържа примес на водород, тогава медните катоди се редуцират във водород; ако кислородът е постоянен компонент на пълнителя, тогава почистените катоди след интензивно нагряване във въздух или кислород се покриват с тънък слой от оксид. Също така се препоръчва да се нагрява в атмосфера на азотен оксид, докато се образува филм, който е оцветен в тъмно лилаво.

Някои метали, като алуминий и олово, понякога са трудни за използване като катодни материали. Но ако въпреки това все още трябва да се използват, тогава вътрешността на тръбата се покрива с аквадаг или тънък слой мед, като се отлага чрез изпаряване във вакуум. Ако е необходимо да се запояват месингови щепсели в алуминиева тръба, тогава краищата на тръбата са покрити с мед.

Оптималната чувствителност на брояча за изследване на рентгенови игли се постига, като дебелината на стената на катода е приблизително равна на дължината на пътя на вторичните електрони в даден материал. Чувствителността на брояча за радиация, т.е. делът на квантите, преброени от брояча по отношение на всички кванти, влизащи в брояча, зависи от материала на катодите и от енергията на излъчване. Чувствителността на алуминиевите катоди намалява от 2% при енергия 10 кидо около 0,05% при 100 енергия кии след това се увеличава отново с 1,5% при 2,6 Aiae. Чувствителност на медни или месингови измервателни уреди при 10 kab и 2,6 Мевприблизително същото; неговият минимум е между 200 и 300 кии е около 0,1%. Катодите, направени от тежки метали, като олово или злато, имат чувствителност, която намалява неравномерно от 3–4% при 10 кидо около 0,8% при 600 Кий,и след това отново се увеличава до 2% при 2,6 Mav Аноди.Най-добре е като аноди да използвате волфрамова тел с еднакъв диаметър по цялата дължина. Можете също така успешно да използвате проводници, изработени от други метали, като ковар, неръждаема стомана и обикновена стомана. Тъй като работното напрежение се увеличава с увеличаване на диаметъра на проводника, е необходимо да се използва възможно най-тънкият проводник: долната граница на диаметъра е около 0,08 mm;с диаметър по-голям от 0,3 mm,вече няма добро плато.

За да залепите проводника в стъклената стена на измервателния уред или в стъкления изолатор, подходящи секции от проводник с дебелина 0,5–1 се заваряват към двата края на проводника чрез точково заваряване ммза сливане в стъкло. Преди монтиране в измервателния уред проводникът трябва да бъде добре почистен; В никакъв случай не трябва да докосвате жицата с пръсти. По-добре е всичко да се калцинира във висок вакуум или във водородна атмосфера. Ако конструкцията на измервателния уред е такава, че двата края на проводника стърчат навън, тогава проводникът се калцинира непосредствено преди напълването на измервателния уред с газ. За да се получи определена ефективна дължина на анода, двата края на жицата са затворени в тънки стъклени капиляри или в метални щифтове, които стърчат леко в катода; жицата може да бъде ограничена по дължина с помощта на топени стъклени перли или стъклени пръчки.

При пропорционалните броячи, за да се предотвратят малки разряди към анода по повърхността на изолатора, се препоръчва анодният вход да бъде ограден със защитен пръстен, чийто потенциал е постоянен и приблизително равен на анодния потенциал.

Стъклен плот

д) Форма на метри.По-долу са дадени инструкции за сами да направите броячи.

1) Размери. Броячите могат да бъдат много различни по форма и размер, което се обяснява с голямото разнообразие от техните приложения. В повечето случаи се използват измервателни уреди с диаметър на катода между 5 и 25. мми анодни проводници с дължини от 2 до 20 Cjh; Когато се изучават например космическите лъчи, се използват много по-дълги броячи. По принцип дължината на брояча трябва да бъде многократно по-голяма от диаметъра му. Тъй като мъртвото време на брояча се увеличава приблизително пропорционално на квадрата на диаметъра на катода, по-добре е да се използват няколко броячи с малък диаметър, свързани паралелно, вместо един брояч с голям диаметър; например, вместо еднометров брояч с диаметър 3 смможете да използвате комплекс от седем брояча, всеки с диаметър 1 см,които са слети в една стъклена тръба и имат общ газов пълнеж. При много дълги самозагасващи се измервателни уреди може да се получи по-кратко мъртво време, ако анодният проводник се раздели на няколко части чрез сливане на малки стъклени перли с диаметър приблизително 0,5 мм.

Вход в метален брояч със запоена метална тапа, стъклен изолатор и метална основа.

Измервател на течности

2) Стъклени плотове. Най-простият стъклен брояч е показан на фиг. Катодът е тънкостенна метална или въглеродна тръба, претопена в стъклена тръба, с добре заоблени или леко извити навън краища; Можете също така да нанесете тънък слой метал върху вътрешните стени на стъклена тръба, като използвате вакуумно изпаряване или химическо отлагане. По-специално, тънки графитни слоеве, които се получават чрез нанасяне на слой аквадаг, също са подходящи за тази цел. Преди нанасяне на метални или графитни слоеве е необходимо стъклената тръба да се почисти много старателно с разтвор на калиев дихромат в сярна киселина или друг подобен почистващ препарат, тъй като е необходимо слоят да прилепне добре към стъклото; в противен случай, ако малки филми се отделят от слоя, броячът бързо ще стане неизползваем. Връзката с катода се осъществява под формата на тънък проводник, разтопен в стъклена тръба. За тръба от меко натриево стъкло с дебелина на стената по-малка от 0,8 ммграфитен слой може да се нанесе върху външната страна на стъклена тръба: проводимостта на тънките слоеве стъкло е достатъчна, за да позволи на тока да премине през стената.

Плот с тънко дъно от слюда

Тъй като повечето катоди, вече под въздействието на видима светлина, излъчват малко количество фотоелектрони, които задвижват брояча, е необходимо внимателно да се предпазят броячите с екрани от действието на светлинните лъчи по време на измерванията. Най-добре е стъклените капаци да се покрият със светлоустойчив, добре изолиращ лак или церезин, в който се добавя непрозрачно, мастноразтворимо багрило. .

Продължение
--РАЗДЕЛИТЕЛ НА СТРАНИЦА--

3) Метални броячи. Най-простият начин е да направите метър от метална тръба, двата края на която са затворени с добре напаснати изолатори, залепени с пицеин или, ако ще работят на висока температура, аралдит. В изолаторите в центъра се монтират пробити по дължина месингови щифтове с дебелина 3 до 4 бр. ммс добре заоблени ръбове, изпъкнали няколко ммвътре в тръбата. Анодният проводник се изтегля през отворите на щифтовете и се запоява във външните им краища. Освен това в един от изолаторите е монтирана тънка стъклена тръба за изпомпване и пълнене на измервателния уред. Ебонитът лесно отделя газ, който бързо прави измервателния уред неизползваем; следователно такива изолатори трябва да се използват само в тезислучаи, когато експлоатационният живот на измервателния уред не е важен. По-добре е да използвате плексиглас, тролитул и подобни материали; по-подходящи материали за изолатори обаче са стъклени или керамични вещества като порцелан, сапунен камък и др. За стъклени изолатори използването на лепило може да се избегне чрез използване на стъклени тръби със залепени към тях метални тръби. Тези стъклени тръби могат да бъдат запоени с металните си краища в месингови тапи, които завършват металния измервателен уред. Анодният проводник се стопява по същия начин, както в стъклените тръби. На фиг. Освен това е показана метална основа, прикрепена към измервателния уред, с щепсел за свързване към екранирания кабел, който води към усилвателя. Керамичните изолатори могат да бъдат покрити с мед около краищата и запоени към метални катоди.

4) Тънкостенни броячи на частици. Поради незначителната проникваща способност на частиците за техенизследванията изискват броячи с много тънки стени. b-частици с енергия 0,7 Меввече неизритан през стъкло илидебелина на алуминия 1 ммиличрез мед дебел 0,3 мм.С диаметър на тръбата от 10 преди 15 ммПовече ▼стъклените плотове могат да се изпомпват Иалуминий , ако стената е много еднаква по дебелина. Тънките алуминиеви тръби са най-добре направени от дуралуминий, докато дебелите фланци могат да бъдат подсилени в краищата на тръбата, за да се увеличи стабилността. Ако газовият пълнител съдържа халогени, тогава се препоръчва да се постави спирала от тел от неръждаема стомана почти близо до стените му като катод в тънкостенна стъклена тръба; спиралата трябва да има стъпка, равна на няколко mm,и се състои от три успоредни проводника.

Измервателен уред за изследване на течности е показан на фиг. Стъклена тръба с тънки стени е залепена към външната стъклена тръба на измервателния уред, така че течността да може да бъде въведена в тясното интерстициално пространство между тръбите. В този случай течността трябва да запълни това пространство до горния край на измервателната тръба . За да се увеличи ефективността на преброяването на нискоенергийни електрони, е необходимо да има много тънък прозорец в броячната тръба, например от лист слюда, както е показано на фиг. Слюденото фолио се поставя върху нагрят фланец, равномерно намазан с лепило, монтиран на края на измервателната тръба и притиснат с горещ метален пръстен, също смазан с лепило. Слюден прозорец с диаметър от 20 до 25 ммстабилен на дебелина от приблизително 2 до 3 mg/cm2 , тези. закръглено 0,01 мм.Дебелина на телта 0,2 мме фиксиран в измервателния уред само в единия край; непосредствено зад прозореца завършва със стъклено перло с диаметър 1–2 мм.

Витрината може да бъде изработена с дебелина от 10 до 15 mg\cmЖ. За тази цел стъклената тръба се нагрява от стопения край на дължина 1–2 смдо почти пълно омекване; след това разтопеният му край се нагрява много силно и въздухът се изтегля в тръбата възможно най-бързо, така че да приеме формата, показана на фиг. Вътрешната част на тръбата се слива с външната стена; след това тръбата се откъсва приблизително на мястото, показано на фигурата с пунктирана линия, и ръбът на тръбата се стопява.

Изработка на прозорец от тънко стъкло

Б) Усилватели за метри

а) Входна верига.Да регистрира и преброи броя на импулсите на напрежение, появяващи се на съпротивлението Рброяч, са разработени голям брой схеми, от които само някои от най-простите ще бъдат описани тук.

При самогасителните броячи импулсите се подават към измервателната верига директно или чрез предусилвател, който в най-простия случай се състои от един пентод или два триода с резистивно-капацитивна връзка между стъпалата. Импулсите, влизащи във веригата, се преобразуват в импулси с еднакъв размер и форма. За тази цел може да се използва например тиратрон в тригерна верига, в която кондензаторът NWсе разрежда през тиратрона веднага щом напрежението на мрежата под въздействието на положителни импулси надвиши блокиращото напрежение. Отрицателното блокиращо напрежение обикновено е приблизително 5% от анодното напрежение; За да се осигури надеждно охлаждане, напрежението на мрежата се настройва 5–10 пъти по-ниско от напрежението на изключване на тиратрона. Тиратроните, пълни с хелий, имат време за реакция от около 10 ~ 5 секунда,а тези, пълни с аргон, отнемат малко повече време.

Продължение
--РАЗДЕЛИТЕЛ НА СТРАНИЦА--

Тиратроните са много скъпи, така че в повечето случаи, особено когато се изисква висока разделителна способност, се използват тригери на вакуумни вакуумни тръби. Пример за това

устройство е показано на фиг. И двата триода имат общо съпротивление в катодната верига; в стабилно състояние протича ток през първия триод , докато вторият триод е заключен с мрежово напрежение, отрицателно спрямо катода. Отрицателен импулс от брояча, усилен от първия триод, се подава в положителна полярност към решетката на втория триод и отключва лампата. Първият триод, поради катодно свързване, е заключен и остава в това състояние, докато положителният заряд на капацитета във втората верига на мрежата протича през съпротивлението на утечка, в резултат на което веригата се връща в своето стабилно състояние. Това се случва за всеки преброен импулс, чиято стойност надвишава праговата стойност с приблизително 1 V;на анода на втория триод има отрицателен правоъгълен импулс от 50vi с продължителност 100 µсекслужи за управление на веригата за преобразуване. Най-добре е да използвате двойни триоди от типа 6SN71 като усилвателни тръби в тази схема, но можете, разбира се, да използвате съответните отделни триоди;

Подобна верига, която едновременно служи като верига за затихване, е показана на фиг. Тук, в стабилно състояние, токът протича през втората лампа, докато първата лампа е затворена.

Входна мултивибраторна схема

Импулс от брояча през кондензатори с капацитет 0,001 mkfи 27 pfдостига до решетката на втората лампа и води до „преобръщане“, така че на анода на първата лампа се появява отрицателен правоъгълен импулс от приблизително 270 V, който се подава като гасителен импулс към спиралата на измервателния уред през свързващия кондензатор , в резултат на което напрежението му пада до нула. Продължителността на правоъгълните импулси се регулира в диапазона 150–430 µсекизползвайки променливо съпротивление 5 мамоОтрицателният импулс за управление на веригата за последващо преобразуване се отстранява от делителя на напрежението в анодната верига на първата лампа, докато положителният импулс от делителя на напрежението на втората лампа се използва за управление на механичния брояч.

Входна верига като охлаждаща верига

Според Ф. Дросте в диаграмата, показана на фиг. можете също да направите верига за затихване, ако катодите на измервателния уред не са заземени, но са свързани към анода на входната лампа; по този начин се получава затихващ импулс от поне 200 V.

б) Вериги за преобразуване и механични броячи.За броене на импулси се използват конвенционални електромеханични броячи. Въпреки това, за да се съпостави съпротивлението на противоположната намотка с изходното съпротивление на крайната тръба на усилвателя, е необходимо да се увеличи броят на навивките на намотката, така че нейното съпротивление да е няколко хиляди омНай-лесно е да използвате за тази цел телефонен измервателен уред, в който намотката с относително малък брой навивки се заменя с намотка с брой навивки от 5000 до 10 000, заедно с кондензатори с капацитет от 0,01 до 0,1, е включен в анодната верига на тиратрон или изходна лампа, чиято мощност е достатъчна за работа на измервателния уред. Положителният импулс от делителя на напрежението в предишната верига се подава към тиратрона, докато терминалният триод или хептод също могат да бъдат управлявани от отрицателен импулс, ако токът на покой на тези лампи е избран по такъв начин, че арматурата на измервателния уред да бъде привлечена в покой и се освобождава при поява на пулс.

Поради сравнително голямата инерция на механичните броячи се получават значителни грешни изчисления дори при скорости на броене от около 100 импулса в минута.

Механични измервателни уреди с ниска инерция могат да бъдат произведени само срещу големи разходи. Много по-лесно е да постигнете надеждни резултати, ако включите преобразуваща верига пред брояча, която предава, да речем, само всеки втори импулс към механичния брояч. Ако го включите последователно чтакива вериги, тогава само всеки 2n импулс ще пристигне на механичния брояч. На фиг. Дадени са две широко използвани схеми за преобразуване. Верига, използваща принципа на симетричен мултивибратор, има, за разлика от асиметричните вериги, показани на фиг. две стабилни състояния, при които според обстоятелствата едната лампа е затворена, докато другата провежда ток. Във веригата са включени двойни диоди за прекъсване на положителните импулси. Техните катоди са под потенциала на анодите на тригерните лампи, така че нишката на нагретите катоди на тези диоди трябва да се захранва от отделен източник. Отрицателен импулс се прилага към анода само на затворения триод. Потенциалът на анода на другия триод е значително по-нисък от потенциала на катода на диода и преминава през изолационния кондензатор към решетката на отключения триод . Този триод се изключва и веригата преминава във второ стабилно състояние, в което остава до пристигането на следващия импулс за броене. Няколко такива тригера са свързани последователно, както е показано на фигурата. Настройката на нулата на веригата за преизчисляване се извършва чрез прекъсване за кратко време на ключа, посочен на диаграмата с думата „нула“. По този начин, преди да започне броенето, вторите тригерни лампи са отворени. На неонови светлини Г.Л., свързан към анодите на първите тригерни лампи, няма напрежение. При първия импулс токът преминава през първата лампа на първия тригер, неонова лампа "1" светва, но положителният импулс, възникващ на втория анод, не се предава на втория тригер. С втория импулс първият тригер се връща в първоначалното си състояние, неонова лампа "1" изгасва, отрицателен импулс на втория анод води до преобръщане на втория тригер и неонова лампа "2" светва.

Нека присвоим номерата 1, 2, 4, 8, 16 и т.н. на неоновите лампи на последователните тригери. Тогава общият брой импулси, получени на входа на веригата за броене на клетки, последната от клетките на която управлява механичния брояч през последната лампа, ще бъде равен на показанието на този брояч, умножено по 2" плюс числото, показано от горящите неонови крушки. Така например, ако първата, четвъртата и петата лампа светят, тогава трябва да добавите числото 25.

Схема за преобразуване

Прости вериги за броене на десет дни могат също да бъдат сглобени от налични в търговската мрежа специални лампи за броене, като ElT1dekatron, trachotron или EZh10.

в) Показател за средна стойност.Можете да получите отчитане, пропорционално на средния преброен брой импулси за единица време, ако например измерите средния аноден ток на тиратрона във веригата, показана на фиг. Инерцията на устройството, която е необходима за намаляване на флуктуациите на тока, свързани със статистическото разпределение на импулсите, може да се получи, ако галванометър с последователно свързано съпротивление от няколко comбайпас с голям кондензатор с възможно най-високо съпротивление на изолацията. Това устройство е калибрирано в имп\минчрез сравняване на неговите показания с показанията на веригата за преобразуване. Освен това са предвидени редица кондензатори ° Сс, C4 и съпротивления Рсс различни размери, които могат да се включват по желание с ключ. По този начин можете да промените района

Продължение
--РАЗДЕЛИТЕЛ НА СТРАНИЦА--

измервания в широк диапазон. Ако се използва конвенционална изходна тръба вместо тиратрон, токът на покой на анода, протичащ през галванометъра, трябва да бъде компенсиран. Други схеми за отчитане на средния брой импулси в минута могат да бъдат намерени в литературата.

d) Стабилизиране на напрежението.За точни измервания напрежението на измервателния уред трябва да се поддържа възможно най-постоянно. Това се прави, например, чрез стабилизиране на серия от малки газоразрядни лампи, свързани последователно, консумиращи малък ток. Усилвателят на измервателния уред често работи задоволително и при нестабилизирано напрежение; все пак е по-добре да стабилизирате анодното му напрежение.

Г) Статистически грешки и тяхното коригиране

а) Статистически грешки.Ако за определено време се изчислява нимпулси, тогава средната статистическа грешка на този резултат е ±Х ~N.Поради наличието в заобикаляща средакосмически лъчи и радиоактивност, всеки брояч, дори и при липса на източник на радиация, дава малък фон . Този фон може да бъде значително намален чрез екраниране на измервателния уред от всички страни със слой олово или желязо с дебелина няколко сантиметра. За всяко измерване фонът трябва да се определи предварително. Ако за същото време при наличие на радиационен източник се изчисли нимпулси и без него нимпулси, тогава радиационният ефект е н– нимпулси, а средната статистическа грешка на тази стойност е

b) Корекция за ограничена резолюция.Ако най-инерционният елемент на броячното устройство има време за разрешаване ч секунди и средната скорост на броене е н"имп/сек,тогава истинската средна скорост на броене

Следователно, например, със средна стойност н" = = 100 имп./секи време за разрешаване f = 10~s секгрешката е 10% от общия брой импулси.

"Неутрино" - Нагоре ?L=до 13000 км?. P(?e??e) = 1 – sin22?sin2(1,27?m2L/E). 5. 13 май 2004 г. ??. p, He... Втори Марковски четения 12 – 13 май 2004 г. Дубна - Москва. Неутрино осцилации. 2-?. ?. Атмосферни неутрино. С. П. Михеев. С.П. Михеев INR RAS. Какво искаме да знаем? 3. Симетрия нагоре/надолу. ?д.

“Методи за запис на елементарни частици” - Следи на елементарни частици в дебелослойна фотографска емулсия. Методи за наблюдение и записване на елементарни частици. Пространството между катода и анода е изпълнено със специална смес от газове. R. Емулсии. Метод на дебелослойните фотографски емулсии. 20-те години Л. В. Мисовски, А. П. Жданов. Светкавицата може да се наблюдава и записва.

„Античастици и антиматерия“ – Трябва да има равен брой звезди от всеки вид в света,“ – Пол Дирак. С постоянната еднопосочност на времето, връзката на материята и антиматерията с пространство-времето е различна, „опростяване“ на природата. Позитронът е открит през 1932 г. с помощта на облачна камера. Опровержение на теорията на Дирак или опровергаване на абсолютната симетрия на материята и антиматерията.

„Методи за наблюдение и записване на частици“ – Уилсън Чарлз Томсън Фиг. Пространството между катода и анода е изпълнено със специална смес от газове. бутало. Регистрирането на сложни частици е трудно. катод. +. Уилсън е английски физик, член на Лондонското кралско общество. Камера на Уилсън. Използване на брояч. Стъклена чиния. Газоразряден брояч на Гайгер.

„Откриване на протона“ – открития, предсказани от Ръдърфорд. Силина Н. А., учител по физика, Общинска образователна институция Средно училище № 2, село Редкино, Тверска област. определя относителната атомна маса химичен елемент. Масово и зарядно число на атома. Посочен е броят на неутроните в ядрото. Откриване на протона и неутрона. Изотопи. Какво представляват изотопите? Към изучаването на структурата на ядрото.

“Физика на елементарните частици” - При всички взаимодействия барионният заряд се запазва. Така заобикалящата ни Вселена се състои от 48 фундаментални частици. Кваркова структура на адроните. Чадуик открива неутрона. Антиматерията е вещество, състоящо се от антинуклони и позитрони. Фермионите са частици с полуцяло спин (1/2 h, 3/2 h....) Например: електрон, протон, неутрон.

В темата има общо 17 презентации

Слайд 1

Експериментални методи за изследване на частици. Гейгеров брояч Общинска образователна институция „Средно училище № 30 на град Белово” Изпълнители: Валерий Ворончихин, Антон Макарейкин Ученици от 9 „Б” клас Ръководител: Попова И.А., учител по физика Белово 2010 г.

Слайд 2

Броячът на Гайгер Широкото използване на брояча на Гайгер-Мюлер се обяснява с неговата висока чувствителност, възможността за откриване на различни видове радиация и сравнителната простота и ниска цена на инсталиране. Броячът е изобретен през 1908 г. от Гайгер и подобрен от Мюлер. Чувствителността на измервателния уред се определя от състава на газа, неговия обем и материала (и дебелината) на стените му.

Слайд 3

Принцип на работа на устройството Гайгеровият брояч се състои от метален цилиндър, който е катод, и тънък проводник, анод, опънат по оста му. Катодът и анодът са свързани към източника чрез съпротивление R високо напрежение(200-1000 V), поради което в пространството между електродите възниква силно електрическо поле. Двата електрода се поставят в запечатана стъклена тръба, пълна с разреден газ.

Слайд 4

Ако напрежението електрическо полее достатъчно голям, тогава електроните на средния свободен път придобиват достатъчно висока енергия и също йонизират газовите атоми, образувайки нови поколения йони и електрони, които могат да участват в йонизацията. В тръбата се образува електронно-йонна лавина, което води до краткотрайно и рязко увеличение на тока във веригата и напрежението в съпротивлението R. Този импулс на напрежение, показващ, че частица е влязла в брояча, се записва от специално устройство.

Слайд 5