Prezentacija o fizici na temu: "Eksperimentalne metode za proučavanje čestica." Prezentacija iz fizike na temu: "Eksperimentalne metode proučavanja čestica" Prezentacija principa rada Geigerovog brojača
Dovršio: Andrej Andrejenko
Gomel 2015
Geiger-Mullerov brojač - izumio ga je 1908. G. Geiger, kasnije poboljšan od strane W. Mullera, koji je implementirao nekoliko varijanti uređaja. Sadrži komoru ispunjenu plinom, zbog čega se ovaj uređaj naziva i detektorima punjenim plinom.
Princip rada brojila Mjerilo je plinsko pražnjenje volumena s visoko nehomogenim
električno polje. Najčešće se koriste mjerači s koaksijalno smještenim cilindričnim elektrodama:
vanjski cilindar je katoda, a nit promjera 0,1 mm rastegnuta na njegovoj osi je anoda. Unutarnja ili sabirna elektroda (anoda) montirana je na izolatore. Ova elektroda je obično izrađena od volframa, koji proizvodi jaku i jednoliku žicu malog promjera. Druga elektroda (katoda) obično čini dio kućišta mjerača. Ako su stijenke cijevi staklene, njezina je unutarnja površina prekrivena vodljivim slojem (bakar, volfram, nikrom itd.). Elektrode se nalaze u hermetički zatvorenoj posudi napunjenoj nekim plinom (helij, argon itd.) pod pritiskom od nekoliko centimetara do nekoliko desetaka centimetara žive. Da bi se prijenos negativnih naboja u brojaču vršio slobodnim elektronima, plinovi kojima se pune brojači moraju imati dovoljno nizak koeficijent prianjanja elektrona (u pravilu su to plemeniti plinovi). Za registraciju čestica malog dometa (α-čestice, elektroni) u brojaču se pravi prozor kroz koji čestice ulaze u radni volumen.
a - kraj, b - cilindričan, c - igličast, d - obloženi brojač, d - planparalelan
Geigerovi brojači se dijele na nesamogaseći i samogaseći
Vanjski krug za suzbijanje pražnjenja.
U brojačima ispunjenim plinom, pozitivni ioni putuju sve do katode i neutraliziraju se blizu nje, skidajući elektrone s metala. Ovi dodatni elektroni mogu dovesti do novog pražnjenja ako se ne poduzmu koraci za njegovo sprječavanje i gašenje. Pražnjenje u mjeraču se gasi uključivanjem mjerača otpora u anodni krug. U prisustvu takvog otpora, pražnjenje u mjeraču prestaje kada se napon između anode i katode smanji zbog skupljanja elektrona na anodi na vrijednosti manje od onih potrebnih za održavanje pražnjenja. Značajan nedostatak ove sheme je niska vremenska rezolucija, reda veličine 10-3 s ili više.
Samogasivi mjerači.
Trenutno se rijetko koriste nesamogasivi mjerači, budući da su razvijeni dobri samogasivi mjerači. Očito, da bi se zaustavilo pražnjenje u brojaču, potrebno je ukloniti razloge koji održavaju pražnjenje nakon prolaska ionizirajuće čestice kroz volumen brojača. Dva su takva razloga. Jedan od njih je ultraljubičasto zračenje koje nastaje tijekom procesa pražnjenja. Fotoni ovog zračenja imaju dvostruku ulogu u procesu pražnjenja. Njihova pozitivna uloga u samougasivom brojilu
Širenje pražnjenja duž kontra filamenta; negativna uloga je izbacivanje fotoelektrona s katode, što dovodi do održavanja pražnjenja. Drugi razlog pojave sekundarnih elektrona s katode je neutralizacija pozitivnih iona na katodi. Kod brojača koji normalno radi, pražnjenje treba prekinuti pri prvoj lavini. Najčešći način brzog gašenja pražnjenja je dodavanje drugog plina koji može ugasiti pražnjenje glavnom plinu koji puni mjerač. Mjerač s takvim punjenjem naziva se samogasivim.
Oblačnu komoru možemo nazvati "prozorom" u mikrosvijet. To je hermetički zatvorena posuda ispunjena vodenom parom ili alkoholima blizu zasićenja.
Oblačna komora odigrala je veliku ulogu u proučavanju strukture materije. Nekoliko desetljeća ostao je praktički jedini alat za vizualno proučavanje nuklearnog zračenja. Godine 1927. Wilson je dobio Nobelovu nagradu za fiziku za svoj izum.
Geigerov brojač
Geigerov brojač(ili Geiger-Mullerov brojač) je plinom ispunjen brojač nabijenih elementarnih čestica, čiji se električni signal pojačava zbog sekundarne ionizacije volumena plina brojača i ne ovisi o energiji koju čestica ostavlja u ovom volumen. Izumili su 1908. H. Geiger i E. Rutherford, a kasnije su ga poboljšali Geiger i W. Muller.
Protuprijava
Geigerov brojač koristi se uglavnom za snimanje fotona i y-kvanta.
Brojač registrira gotovo sve elektrone koji padnu u njega.
Registracija složenih čestica je teška.
Komora s mjehurićima
Komoru s mjehurićima izumio je Donald Glaser (SAD) 1952. godine. Glaser je za svoje otkriće dobio Nobelovu nagradu 1960. Luis Walter Alvarez poboljšao je Glaserovu komoru s mjehurićima korištenjem vodika kao pregrijane tekućine. I također analizirati stotine tisuća fotografija dobivenih tijekom istraživanja pomoću kamere s mjehurićima, koju je Alvarez prvi koristio kompjuterski program, što je omogućilo analizu podataka vrlo velikom brzinom.
Komora s mjehurićima koristi svojstvo čiste pregrijane tekućine da vrije (formira mjehuriće pare) duž putanje nabijene čestice. Pregrijana tekućina je tekućina koja je za dane uvjete zagrijana na temperaturu iznad vrelišta.
Pregrijano stanje se postiže brzim (5-20 ms) smanjenjem vanjskog tlaka. Na nekoliko milisekundi kamera postaje osjetljiva i može detektirati nabijenu česticu. Nakon fotografiranja tragova, tlak raste na prethodnu vrijednost, mjehurići se "skupaju" i kamera je ponovno spremna za korištenje
SAŽETAK
" Geiger-Mullerov brojač"
Princip rada
a) Brojilo i sklopni krug. Geiger–Mullerov brojač se, uz scintilacijski brojač, u većini slučajeva koristi za brojanje ionizirajućih čestica, a prije svega čestica i sekundarnih elektrona nastalih pod utjecajem zraka. Ovaj brojač obično se sastoji od cilindrične katode, unutar koje je duž njegove geometrijske osi na izolatorima napeta tanka žica koja služi kao anoda. Tlak plina unutar cijevi obično je reda veličine 1 Z10 bankomat.
Shematski dijagram za uključivanje brojača prikazan je na sl. Napon se dovodi do mjerača U, koji za najčešće korištene brojače doseže 1000 V; otpor je spojen serijski s brojačem R. Pad napona koji uzrokuje R kada struja prolazi kroz mjerač, može se odrediti odgovarajućim mjernim uređajem. U tu svrhu najčešće se koristi pojačalo, a za jednostavne pokuse može poslužiti i strunski elektrometar. Kapacitet označen isprekidanom linijom S predstavlja ukupni kapacitet strujnog kruga spojenog paralelno s otporom R. Potrebno je obratiti pozornost na činjenicu da je na cilindru uvijek negativan napon, jer ako su polovi nepravilno spojeni, brojilo može biti neupotrebljivo.
b) Mehanizam pražnjenja. Djelovanje opisanog sklopa bitno ovisi o vrijednosti napona U. Pri vrlo niskim naponima ioni koji nastaju u plinu između katode i anode pod utjecajem nabijenih čestica kreću se prema elektrodama tako sporo da se neki od njih uspiju rekombinirati prije nego što stignu do elektrode. Ali pri naponu većem od napona zasićenja U 5, svi ioni dopiru do elektroda, a ako je vremenska konstanta kruga mnogo veća od vremena skupljanja iona, tada, zbog otpora R, javlja se impuls napona jednak AU= = ne/S, koji se s vremenom smanjuje, npr
/>. Na ovom području koje se proteže od U$ do napetosti Utočka, brojač se ponaša kao obična ionizacijska komora.
Pod napetostima Upi jakost polja u neposrednoj blizini anode postaje toliko visoka da se broj primarnih iona koje proizvode ionizirajuće čestice povećava zbog udarne ionizacije. Umjesto h primarni elektroni stižu na anodu godišnje elektroni. Faktor pojačanja plina A, raste s povećanjem napona, u "proporcionalnom području" između Upl I Gore1 ne ovisi o primarnoj ionizaciji; stoga će se brojevi naponskih impulsa koji nastaju npr. na otporu A pod utjecajem jako ionizirajuće b-čestice i jedne brze b-čestice međusobno odnositi kao primarne ionizacije obiju čestica. Pod napetostima USY dobiti A= ja, a na gornjoj granici ovog područja može doseći vrijednost od 1000 ili više. Kod višeg napona UR, dobiti A više ne ovisi o primarnoj ionizaciji, tako da su impulsi koji proizlaze iz slabo i jako ionizirajućih čestica sve više izjednačeni. Na Ugl– napon praga, “counter plateau” ili “Geiger region” - svi impulsi imaju gotovo istu magnitudu, bez obzira na primarnu ionizaciju. Kod napona viših od ne baš jasno definiranog napona Ug2 , pojavljuje se veliki broj lažnih impulsa, koji se na kraju pretvaraju u kontinuirano pražnjenje.
PRIJELOM STRANICE--
Shematski dijagram uključivanja brojača
Amplitudna karakteristika brojila ovisno o naponu
Dolje opisani brojači rade u Geigerovoj regiji između Ug1 I Ug2 .
Vrlo složen proces pražnjenja u području platoa može se približno opisati na sljedeći način. Elektroni generirani tijekom primarne ionizacije stvaraju gusti oblak iona u neposrednoj blizini anode kao rezultat kombiniranog djelovanja udarne ionizacije i fotoionizacije kvantima ultraljubičastog svjetla. Zbog velike brzine kretanja, oblaci koji su se pojavili u ovom oblaku slobodni elektroni za vrlo kratko vrijeme padaju na anodu, dok se pri pojačanju plina od 1000 sporiji pozitivni ioni još malo odmiču od mjesta nastanka. Budući da se pozitivni prostorni naboj javlja neposredno oko žice, jakost polja je 10 ~6 sek ili manje opada toliko da udarna ionizacija postaje nemoguća, a elektronska lavina odmah prestaje. Međutim, tijekom IO-4 sek pozitivni ioni prelaze na katodu i tamo obično stvaraju sekundarne elektrone kada se neutraliziraju. Ti se fotoelektroni kreću prema anodi i tamo uzrokuju novu lavinu; Kao rezultat toga, može doći do odgođenog pražnjenja ili oscilirajućeg koronskog pražnjenja. Pojava iona s negativnim nabojem ili metastabilnih atomskih stanja također može uzrokovati takve smetnje. Smatra se da brojač nabijenih čestica ima svoju svrhu samo ako je moguće suzbiti ta naknadna pražnjenja. Za potonje je potrebno ili smanjiti napon na brojilu dovoljno dugo nakon pražnjenja ili odabrati odgovarajuće plinove za punjenje brojila.
c) Gašenje pražnjenja. Napon na mjeraču se smanjuje svaki put kada se aktivira za određenu količinu
Ako otpor curenja L dovoljno velik, tada je raspon jednak pAe, istječe tako sporo da napon ponovno dosegne vrijednost praga potrebnu za pokretanje brojača tek nakon što svi pozitivni ioni nestanu; Tek nakon tog mrtvog vremena brojač se ponovno može smatrati spremnim za brojanje sljedeće čestice. Iz pokusa je poznato da je npr.
Samogaseći brojači koji proizvode impulse pražnjenja koji traju samo nekoliko desettisućinki sekunde , dobiven punjenjem mjerača poliatomskim plinom, poput metana, ili dodavanjem takvog plina plemenitom plinu, ako se potonji uvodi u mjerilo. Ovi plinovi očito dobivaju energiju od interferirajućih iona ili metastabilnih atoma plemenitih plinova nakon disocijacije; stoga se praktički ne pojavljuju novi elektroni i ne dolazi do interferirajućih naknadnih pražnjenja. Budući da se plin za gašenje postupno raspada uglavnom zbog disocijacije, takve cijevi za brojanje postaju neupotrebljive nakon pražnjenja IO7–IO9.
d) Karakteristike brojila. Kako biste provjerili kvalitetu brojača, pronađite količinu N naponski impulsi koji nastaju na otporu R uz stalno ozračivanje brojila ovisno o naponu na brojilu U. Kao rezultat, dobiva se karakteristika mjerača u obliku krivulje prikazane na sl. napon U", kod kojeg se počinju uočavati prvi impulsi ovisi o naponu praga korištenog mjernog uređaja, koji u većini slučajeva iznosi nekoliko desetinki volta. Čim visina pulsa prijeđe vrijednost praga, bit će izbrojana, a daljnjim povećanjem napona N treba ostati konstantan kako napon dalje raste do kraja Geigerovog područja. Ovo, naravno, ne funkcionira savršeno; naprotiv, kao rezultat pojave pojedinačnih lažnih pražnjenja, plato ima više ili manje izražen glatki uspon. U mjeračima koji rade u proporcionalnom području, moguće je dobiti gotovo horizontalni plato karakteristike.
Sljedeći zahtjevi vrijede za dobre brojače: plato treba biti što duži i ravnomjerniji, tj. ako je područje između Ug, I Ug2 mora biti jednak najmanje 100 V, tada povećanje broja impulsa ne smije biti veće od nekoliko postotaka na svakih 100 V napetost; karakteristika mora biti nepromijenjena dulje vrijeme i u dovoljnom rasponu neovisno o temperaturi; Osjetljivost na čestice bi trebala biti praktički 100%, tj. Svaka protučestica koja prolazi kroz osjetljive prostore mora se registrirati. Poželjno je da mjerač ima nizak napon praga i proizvodi velike naponske impulse. U nastavku ćemo se detaljno osvrnuti na to u kojoj mjeri ove kvalitete brojača ovise o punilu, vrsti i obliku elektroda i sklopnom krugu brojača.
Nastavak
--PRIJELOM STRANICE--
B) Proizvodnja mjerača
a) Opće odredbe. U proizvodnji mjerača potrebna je velika pažnja i čistoća; na primjer, sitne čestice prašine, komadići elektroda ili male količine stranih plinova, poput vodene pare, već mogu učiniti mjerač neupotrebljivim. No čak i kada su ovi zahtjevi zadovoljeni, nije svaki brojač uspješan, pa se ovisno o raznim okolnostima brojanje čestica može odvijati s većom ili manjom pogreškom. Važna uloga Prilikom izrade mjerača važna je odsutnost prašine i temeljito čišćenje elektroda. I staklena cijev za mast I druge onečišćenja i dobru vakuumsku tehnologiju. Kako bi cijev imala dug životni vijek, plin za punjenje mora biti uvijek čist. U tu svrhu najbolje je koristiti staklene cijevi sa spojenim elektrodama koje se bolje žare u vakuumu. Budući da je ponekad nemoguće izbjeći ljepljive spojeve, barem je potrebno koristiti ljepilo s niskim tlakom pare I beznačajna topljivost u organskim plinovima koji se dodaju plinu za punjenje radi gašenja pražnjenja.
Dolje opisani brojači, pri odgovarajućem naponu, mogu raditi kao proporcionalni brojači ako je između cijevi za brojanje i uređaja za brojanje spojeno linearno pojačalo s dovoljno velikim pojačanjem.
b) Punjenje plinom. 1) Tlak plina. Prosječna specifična ionizacija brzim elektronima za većinu plinova je približno 20 do 100 ionskih parova po cm kilometraža pri atmosferskom tlaku; obrnuto je proporcionalan tlaku. Da bi takav elektron imao duljinu puta od približno 2 cm vjerojatno formirao barem jedan par iona u brojaču I to bi izazvalo signal u mjeraču, potreban je minimalni tlak od približno 50 mm Hg Umjetnost. Gornja granica tlaka najčešće se postavlja na ovu razinu; pri višim tlakovima radni napon na mjeraču morao bi biti previsok.
2) Nesamogasivi mjerači. Kod nesamogasivih brojila, odabirom odgovarajućeg plina za njihovo punjenje i odgovarajućih parametara kruga, moguće je mrtvo vrijeme dovesti na vrijednost manju od 10-4 sek. Uspješna punila su plemeniti plinovi, koji, naravno, ne moraju biti isključivo čisti; Bolje im je dodati određenu količinu drugog plina kako bi se eliminirala metastabilna stanja atoma plemenitog plina koja se pojavljuju nakon pražnjenja.
Specifična ionizacija helija je vrlo mala, pa ga treba koristiti pri tlaku od najmanje 200 mm Hg Umjetnost.; helij se može koristiti do atmosferskog tlaka; stoga je pogodan za pultove s vrlo tankim prozorima. Radni napon čak i pri atmosferskom tlaku je oko 1100 V. Posebno prikladni plinovi su argon i neon, koji imaju visoku specifičnu ionizaciju i relativno nizak radni napon. Dodatak do 10% vodika pokazao se iznimno uspješnim, a mala količina živinih para može eliminirati metastabilna stanja; ali treba izbjegavati dodavanje kisika zbog opasnosti od stvaranja negativnih iona na katodi. Ako se kao punilo koristi ugljikov dioksid, stvaranje negativnih iona može se izbjeći dodavanjem CS2. Negativni ioni se pojavljuju u velikim količinama u zraku, stoga nije pogodan za punjenje brojila. Svi plinovi moraju biti temeljito osušeni, budući da se negativni ioni posebno lako stvaraju u vodenoj pari. Također treba izbjegavati organske pare; mogu se pojaviti npr. kod korištenja ljepila.
Kao plin za punjenje u proporcionalnom omjeru koristi se argon s dodatkom nekoliko postotaka CO2, a posebno čisti metan, koji pri atmosferskom tlaku polako i kontinuirano struji iz čeličnog cilindra kroz reducirni ventil u mjernu cijev izoliranu od zraka. metara.
3) Samogasivi mjerači. Za brojače koji se sami gase, mrtvo vrijeme je obično nekoliko desettisućinki sekunde. Za proizvodnju visokokvalitetnih samogasivih mjerača potrebno je da i punilo i plin za gašenje budu vrlo čisti, jer čak i manja kontaminacija može poremetiti proces gašenja.
Najčešće korišteno punilo je mješavina argona i 5-10% etil alkohol s ukupnim tlakom od oko 100 mm Hg Umjetnost. Što je veći udio alkohola, to je plato metra manje gladak. Tragovi vodene pare ili zraka, kao i blago onečišćenje dušikom, dovode do propadanja platoa. U prisutnosti alkoholnih para, zbog njihove disocijacije pod utjecajem pražnjenja, plato brojila se s vremenom pogoršava, a radni napon raste. Dobre brojalice V u staklenim cijevima od taljenog stakla, nakon pražnjenja IO8–10" pokvare se i moraju se ponovno napuniti. Mjerači napravljeni pomoću organskog ljepila još su manje stabilni. Budući da se takvi mjerači ne mogu kalcinirati, ostavljajući ih na vakuumskoj pumpi, pražnjenje prolazi kroz njih 1 – 2 dana; prvo se pune samo alkoholnim parama da bi se površina ljepila natopila alkoholom.
Osim alkohola, brojni drugi organski plinovi ili pare također se mogu koristiti kao nečistoće za gašenje, na primjer, metilal 2), mravlja etil eter, metan, ksilen, ugljikov tetraklorid, sumporni eter, etilen itd. Vijek trajanja mjerača, ovisno o svojstvima para uključenih u punilo, kreće se od 10" do IO9 pražnjenja. Metan se može koristiti i kao samostalno punilo brojila.
Uz promjer anodne žice od 0,1, tlak plina je od 50 do 120 mm Hg Umjetnost. napon praga kreće se između 800 i 12U0 V, ako mjerač koristi pare organskih tvari kao gasitelje.
Od dvoatomnih plinova samo se halogeni mogu koristiti kao aditiv za gašenje plemenitih plinova; ovaj aditiv bi trebao biti samo nekoliko tisućinki jer će se u suprotnom formirati negativni ioni koji će poremetiti proces gašenja. Budući da se molekule halogena ne razgrađuju, radni vijek brojača nije ograničen u tom pogledu. Prema Libzonu i Friedmanu, za punjenje brojača posebno je pogodan neon, koji se dodaje mješavini četiri dijela argona s jednim dijelom klora u količini od 0,1 do 1%. S ukupnim tlakom od 200 do 500 mm Hg Umjetnost. Radni napon se kreće od 250 do 600 V. Argon s dodatkom nekoliko tisućinki broma ili neop s klorom također daje nizak napon praga; međutim, plato je u ovom slučaju manje dobar.
Nastavak
--PRIJELOM STRANICE--
c) Katode. Bakar je najprikladniji materijal za katode; osim toga, mogu se koristiti grafit, srebro, zlato i platina; Koriste se posebno u staklenim pultovima u obliku tankih premaza. Također se mogu koristiti nehrđajući čelik i mesing. Metalne cijevi su iznutra dobro polirane i prije ugradnje temeljito očišćene alkoholom ili acetonom. Metali tokareni na tokarskom stroju ili brušeni pokazuju spontanu emisiju elektrona odmah nakon obrade, koja postupno nestaje. Stoga se preporuča mehanički obrađene katode prije sastavljanja mjerača zagrijati ili ostaviti na zraku 24 sata.
Za pouzdano čišćenje bakrenih katoda, posebno u mjeračima bez samogašenja, koristi se mješavina jednakih dijelova 50% dušične kiseline i 90% sumporne kiseline, koja se razrijedi s 5-10 dijelova vode. Nakon obrade ovim sastavom, katoda se ispere 5-10 puta vodom, a na kraju destiliranom vodom; zatim zagrijavajte cijev oko 2 sata u visokom vakuumu na temperaturi od 350–400 ° C. Ako punilo sadrži primjesu vodika, tada se bakrene katode reduciraju u vodiku; ako je kisik stalna komponenta punila, tada se očišćene katode nakon intenzivnog zagrijavanja na zraku ili kisiku prekrivaju tankim filmom oksida. Također je preporučljivo zagrijavati ga u atmosferi dušikovog oksida dok se ne stvori film tamnoljubičaste boje.
Neke je metale, poput aluminija i olova, ponekad teško koristiti kao katodne materijale. Ali ako se unatoč tome ipak moraju koristiti, tada se unutrašnjost cijevi prekriva aquadagom ili tankim slojem bakra, taložeći ga isparavanjem u vakuumu. Ako je potrebno zalemiti mjedene čepove u aluminijsku cijev, tada se krajevi cijevi oblažu bakrom.
Optimalna osjetljivost brojača za proučavanje rendgenskih igala postiže se tako da debljina stijenke katode bude približno jednaka duljini puta sekundarnih elektrona u određenom materijalu. Osjetljivost brojača za zračenje, tj. udio kvanta koje brojač broji u odnosu na sve kvante koji ulaze u brojač ovisi o materijalu katoda i o energiji zračenja. Osjetljivost aluminijskih katoda smanjuje se od 2% pri energiji od 10 kee do oko 0,05% na 100 energije kee a zatim se ponovno povećava za 1,5% na 2,6 Aiae. Osjetljivost bakrenih ili mjedenih mjerača na 10 kab i 2,6 Mav približno isto; njegov minimum je između 200 i 300 kee i iznosi oko 0,1%. Katode izrađene od teških metala, kao što su olovo ili zlato, imaju osjetljivost koja se neravnomjerno smanjuje od 3-4% na 10 kee na oko 0,8% na 600 kee, a zatim se ponovno povećava na 2% na 2.6 Mav anode. Kao anode najbolje je koristiti volframovu žicu istog promjera po cijeloj dužini. Također možete uspješno koristiti žice od drugih metala, kao što su kovar, nehrđajući čelik i obični čelik. Budući da radni napon raste s povećanjem promjera žice, potrebno je koristiti što tanju žicu: donja granica promjera je oko 0,08 mm; s promjerom većim od 0,3 mm, nema više dobrog platoa.
Za spajanje žice u staklenu stijenku brojila ili u stakleni izolator, odgovarajući dijelovi žice debljine 0,5–1 zavareni su na oba kraja žice točkastim zavarivanjem mm za stapanje u staklo. Prije ugradnje u brojilo, žicu je potrebno temeljito očistiti; Ni u kojem slučaju ne smijete dodirivati žicu prstima. Bolje je sve to kalcinirati u visokom vakuumu ili u atmosferi vodika. Ako je mjerač konstrukcije takav da oba kraja žice strše prema van, tada se žica kalcinira neposredno prije punjenja plinomjera. Da bi se dobila određena efektivna duljina anode, oba kraja žice su zatvorena u tanke staklene kapilare ili metalne igle koje malo strše u katodu; žica se može ograničiti u duljinu pomoću staklenih kuglica ili staklenih šipki.
U proporcionalnim brojačima, za sprječavanje malih pražnjenja prema anodi duž površine izolatora, preporuča se okružiti ulaz anode zaštitnim prstenom, čiji je potencijal konstantan i približno jednak potencijalu anode.
Stakleni pult
e) Oblik metara. U nastavku su upute za izradu brojača sami.
1) Dimenzije. Šalteri mogu biti vrlo različiti u obliku i veličini, što se objašnjava velikom raznolikošću njihove primjene. U većini slučajeva koriste se mjerači s promjerom katode između 5 i 25. mm i anodne žice duljine od 2 do 20 Cjh; Kada se proučavaju, na primjer, kozmičke zrake, koriste se mnogo duži brojači. Općenito, duljina brojača trebala bi biti mnogo puta veća od njegovog promjera. Budući da se mrtvo vrijeme brojača povećava približno proporcionalno kvadratu promjera katode, bolje je koristiti više paralelno povezanih brojača malog promjera umjesto jednog brojača velikog promjera; npr. umjesto brojača od jednog metra promjera 3 cm možete koristiti kompleks od sedam brojača, svaki s promjerom 1 cm, koji su spojeni u jednu staklenu cijev i imaju zajedničko plinsko punjenje. U vrlo dugim mjeračima koji se sami gase, može se postići kraće mrtvo vrijeme ako se anodna žica podijeli na nekoliko dijelova spajanjem malih staklenih kuglica promjera približno 0,5 mm.
Ulaz u metalno brojilo sa zalemljenim metalnim čepom, staklenim izolatorom i metalnom bazom.
Mjerač tekućine
2) Stakleni pultovi. Najjednostavniji stakleni brojač prikazan je na sl. Katoda je metalna ili ugljična cijev tankih stijenki stopljena u staklenu cijev, s krajevima dobro zaobljenim ili blago zakrivljenim prema van; Također možete nanijeti tanki sloj metala na unutarnje stijenke staklene cijevi pomoću vakuumskog isparavanja ili kemijskog taloženja. Konkretno, tanki slojevi grafita, koji se dobivaju nanošenjem sloja aquadaga, također su prikladni za tu svrhu. Prije nanošenja metalnih ili grafitnih slojeva potrebno je staklenu cijev vrlo temeljito očistiti otopinom kalijevog dikromata u sumpornoj kiselini ili drugim sličnim sredstvom za čišćenje, jer je potrebno da sloj dobro prianja na staklo; inače, ako se mali filmovi odvoje od sloja, brojač će brzo postati neupotrebljiv. Veza s katodom je izvedena u obliku tanke žice spojene u staklenu cijev. Za cijev od mekog soda stakla s debljinom stijenke manjom od 0,8 mm na vanjsku stranu staklene cijevi može se nanijeti grafitni sloj: vodljivost tankih slojeva stakla dovoljna je da struja prođe kroz stijenku.
Pult s tankim dnom od tinjca
Budući da većina katoda već pod utjecajem vidljive svjetlosti emitira malu količinu fotoelektrona koji pokreću brojač, potrebno je tijekom mjerenja brojače pažljivo zaštititi ekranima od djelovanja svjetlosnih zraka. Staklene pokrove najbolje je premazati svjetlopropusnim, dobro izolirajućim lakom ili cerezinom u koji je dodana neprozirna boja topiva u mastima. .
Nastavak
--PRIJELOM STRANICE--
3) Metalni pultovi. Najjednostavnije je izraditi mjerač od metalne cijevi čija su oba kraja zatvorena dobro postavljenim izolatorima zalijepljenim piceinom ili, ako će raditi na visoka temperatura, araldit. Mjedeni klinovi izbušeni po dužini debljine 3 do 4 ugrađeni su u izolatore u sredini mm s dobro zaobljenim rubovima, nekoliko izbočenih mm unutar cijevi. Anodna žica se provlači kroz rupe na iglama i lemi na njihovim vanjskim krajevima. Osim toga, u jedan od izolatora ugrađena je tanka staklena cijev za pumpanje i punjenje brojila. Ebonit lako otpušta plin, koji brzo čini mjerač neupotrebljivim; stoga se takvi izolatori smiju koristiti samo u oni slučajeve u kojima životni vijek brojila nije bitan. Bolje je koristiti pleksiglas, trolitol i slične materijale; međutim, prikladniji materijali za izolatore su staklo ili keramičke tvari kao što su porculan, sapunica itd. Za staklene izolatore, korištenje ljepila može se izbjeći korištenjem staklenih cijevi s metalnim cijevima spojenim na njih. Ove staklene cijevi mogu se svojim metalnim krajevima zalemiti u mjedene čepove koji završavaju metalni mjerač. Anodna žica je staljena na isti način kao u staklenim cijevima. Na sl. Osim toga, prikazana je metalna baza pričvršćena na mjerač, s utikačem za spajanje na oklopljeni kabel koji vodi do pojačala. Keramički izolatori mogu biti obloženi bakrom oko rubova i zalemljeni na metalne katode.
4) Brojači čestica tankih stijenki. Zbog slabe sposobnosti prodiranja čestica za njihov istraživanja zahtijevaju brojače vrlo tankih stijenki. b-čestice s energijom 0,7 Mavviše ne nogom kroz staklo ili debljina aluminija 1 mmili kroz bakar debeo 0,3 mm. S promjerom cijevi iz 10 prije 15 mmviše stakleni pultovi se mogu ispumpati I aluminij , ako je stijenka vrlo ujednačene debljine. Tanke aluminijske cijevi najbolje je izraditi od duraluminija, dok se debele prirubnice mogu ojačati na krajevima cijevi kako bi se povećala stabilnost. Ako plinsko punilo sadrži halogene, tada se preporuča u staklenu cijev tanke stijenke umetnuti spiralu žice od nehrđajućeg čelika gotovo blizu njegovih stijenki kao katodu; spirala mora imati korak jednak nekoliko mm, a sastoji se od tri paralelne žice.
Mjerač za proučavanje tekućina prikazan je na sl. Staklena cijev tankih stijenki spojena je na vanjsku staklenu cijev mjerača tako da se tekućina može unijeti u uski međuprostor između cijevi. U tom slučaju tekućina treba ispuniti ovaj prostor do gornjeg kraja cijevi mjerača . Kako bi se povećala učinkovitost brojanja niskoenergetskih elektrona, potrebno je imati vrlo tanak prozor u cijevi brojača, na primjer od lista tinjca, kao što je prikazano na sl. Folija od liskuna postavlja se na zagrijanu prirubnicu, ravnomjerno namazanu ljepilom, montira na kraj mjerne cijevi i pritisne vrućim metalnim prstenom, također namazanim ljepilom. Prozor od liskuna promjera od 20 do 25 mm postojan na debljinu od približno 2 do 3 mg/cm2 , oni. zaokruženo 0,01 mm. Debljina žice 0,2 mm je fiksiran u mjeraču samo na jednom kraju; neposredno iza prozora završava staklenom perlom promjera 1–2 mm.
Staklo prozora moguće je izraditi u debljini od 10 do 15 mg\cmG. U tu se svrhu staklena cijev zagrijava s rastaljenog kraja u duljini od 1–2 cm dok gotovo potpuno ne omekša; tada se njegov otopljeni kraj vrlo jako zagrijava i zrak se uvlači u cijev što je brže moguće tako da poprimi oblik prikazan na sl. Unutarnji dio cijevi spojen je s vanjskom stijenkom; tada se cijev prekine otprilike na mjestu prikazanom na slici isprekidanom linijom, a rub cijevi se rastali.
Izrada prozora od tankog stakla
B) Pojačala za brojila
a) Ulazni krug. Za registraciju i brojanje broja naponskih impulsa koji se pojavljuju na otporniku R counter, razvijen je veliki broj shema, od kojih će ovdje biti opisane samo neke od najjednostavnijih.
U samogasećim brojačima impulsi se dovode u mjerni krug ili izravno ili preko predpojačala, koje se u najjednostavnijem slučaju sastoji od jedne pentode ili dvije triode s otporno-kapacitivnom spregom između stupnjeva. Impulsi koji ulaze u krug pretvaraju se u impulse jednake veličine i oblika. U tu svrhu može se upotrijebiti npr. tiratron u okidnom krugu u kojem kondenzator NW prazni se kroz tiratron čim napon mreže pod utjecajem pozitivnih impulsa prijeđe napon blokade. Negativni napon blokiranja je obično približno 5% anodnog napona; Kako bi se osiguralo pouzdano gašenje, napon mreže postavljen je 5-10 puta niže od napona isključivanja tiratrona. Tiratroni punjeni helijem imaju vrijeme odziva od oko 10 ~ 5 sekunda, a onima punjenim argonom potrebno je nešto dulje vrijeme.
Nastavak
--PRIJELOM STRANICE--
Tiratroni su vrlo skupi, pa se u većini slučajeva, pogotovo kada je potrebna visoka rezolucija, koriste okidači na vakuumskim vakuumskim cijevima. Primjer ovoga
uređaj je prikazan na sl. Obje triode imaju zajednički otpor u katodnom krugu; u stacionarnom stanju teče struja kroz prvu triodu , dok je druga trioda zaključana s mrežnim naponom negativnim u odnosu na katodu. Negativan impuls iz brojača, pojačan prvom triodom, primjenjuje se u pozitivnom polaritetu na mrežu druge triode i otključava svjetiljku. Prva trioda je, zbog katodne sprege, zaključana i ostaje u tom stanju sve dok pozitivni naboj na kapacitetu u drugom mrežnom krugu ne protječe kroz otpor propuštanja, čime se krug vraća u svoje stabilno stanje. To se događa za svaki izbrojani impuls čija vrijednost premašuje vrijednost praga za približno 1 V; na anodi druge triode postoji negativni pravokutni impuls od 50vi u trajanju od 100 µsek služi za upravljanje krugom pretvorbe. Najbolje je koristiti dvostruke triode tipa 6SN71 kao cijevi za pojačanje u ovom krugu, međutim, možete, naravno, koristiti odgovarajuće pojedinačne triode.
Sličan krug, koji istovremeno služi i kao prigušni krug, prikazan je na sl. Ovdje, u stabilnom stanju, struja teče kroz drugu žarulju dok je prva žarulja zatvorena.
Ulazni multivibratorski sklop
Puls iz brojača kroz kondenzatore kapaciteta 0,001 ICF i 27 pf dolazi do rešetke druge žarulje i dovodi do "prevrtanja", tako da se negativni pravokutni impuls od približno 270 V pojavljuje na anodi prve žarulje, koji se dovodi kao impuls za gašenje na žarnu nit mjerača preko spojnog kondenzatora , zbog čega mu napon pada na nulu. Trajanje pravokutnih impulsa je podesivo u rasponu od 150-430 µsek pomoću promjenjivog otpora 5 Mama. Negativni impuls za upravljanje naknadnim krugom pretvorbe uklanja se iz djelitelja napona u anodnom krugu prve žarulje, dok se pozitivni impuls iz djelitelja napona druge žarulje koristi za upravljanje mehaničkim brojačem.
Ulazni krug kao krug za gašenje
Prema F. Drosteu, u dijagramu prikazanom na Sl. također možete napraviti prigušni krug ako katode mjerača nisu uzemljene, već spojene na anodu ulazne žarulje; na taj se način dobiva prigušni impuls od najmanje 200 V.
b) Pretvorbeni krugovi i mehanički brojači. Konvencionalni elektromehanički brojači koriste se za brojanje impulsa. Međutim, da bi se otpor protuzavojnice uskladio s izlaznim otporom završne cijevi pojačala, potrebno je povećati broj zavoja zavojnice tako da njezin otpor iznosi nekoliko tisuća ohm Najlakše je u tu svrhu upotrijebiti telefonski brojilo, u kojem je zavojnica s relativno malim brojem zavoja zamijenjena zavojnicom s brojem zavoja od 5000 do 10 000, zajedno s kondenzatorima kapaciteta 0,01 do 0,1, uključen je u anodni krug tiratrona ili izlazne svjetiljke, čija je snaga dovoljna za rad mjerača. Pozitivni impuls iz razdjelnika napona u prethodnom krugu dovodi se na tiratron, dok se terminalna trioda ili heptoda također mogu kontrolirati negativnim impulsom ako je struja mirovanja ovih žarulja odabrana na način da se armatura brojila privlači. u mirovanju i otpušta se kad se pojavi puls.
Zbog relativno velike inercije mehaničkih brojača, značajne pogreške u proračunu se javljaju čak i pri brzinama brojanja od oko 100 impulsa u minuti.
Mehanička mjerača niske inercije mogu se proizvesti samo uz velike troškove. Puno je lakše postići pouzdane rezultate ako ispred brojača uključite pretvorbeni krug koji prenosi, recimo, samo svaki drugi impuls mehaničkom brojaču. Ako ga uključujete u nizu h takvim sklopovima, tada će samo svaki 2n impuls stići na mehanički brojač. Na sl. Dane su dvije široko korištene sheme pretvorbe. Krug koji koristi princip simetričnog multivibratora ima, za razliku od asimetričnih krugova prikazanih na Sl. dva stabilna stanja u kojima je, ovisno o okolnostima, jedna svjetiljka zatvorena dok druga provodi struju. Dvostruke diode uključene su u strujni krug za odsijecanje pozitivnih impulsa. Katode su im na potencijalu anoda okidačkih žarulja, pa se žarna nit zagrijanih katoda ovih dioda mora napajati iz zasebnog izvora. Negativan impuls primjenjuje se na anodu samo zatvorene triode. Potencijal anode druge triode znatno je niži od potencijala katode diode i prolazi kroz izolacijski kondenzator na mrežu otključane triode. . Ova trioda se isključuje, a krug prelazi u drugo stabilno stanje, u kojem ostaje do dolaska sljedećeg impulsa brojanja. Nekoliko takvih okidača povezano je u seriju kao što je prikazano na slici. Postavljanje nule kruga ponovnog izračuna provodi se prekidom na kratko vrijeme tipke označene na dijagramu riječju "nula". Dakle, prije početka brojanja, druge lampice su otvorene. Na neonskim svjetlima G.L., spojen na anode prvih okidačkih svjetiljki, nema napona. Pri prvom impulsu struja prolazi kroz prvu lampu prvog okidača, neonska lampa "1" svijetli, ali pozitivni impuls koji nastaje na drugoj anodi ne prenosi se na drugi okidač. Drugim impulsom prvi okidač se vraća u početno stanje, neonska lampa "1" se gasi, negativni impuls na drugoj anodi uzrokuje prevrtanje drugog okidača i neonska lampa "2" svijetli.
Dodijelimo brojeve 1, 2, 4, 8, 16 itd. neonskim svjetiljkama uzastopnih okidača. Tada će ukupan broj impulsa primljenih na ulaz kruga za brojanje ćelija, čija posljednja ćelija kontrolira mehanički brojač kroz posljednju lampu, biti jednak očitanju ovog brojača pomnoženom s 2" plus broj prikazan s goruće neonske žarulje. Tako, na primjer, ako su upaljene prva, četvrta i peta lampica, tada trebate dodati broj 25.
Shema pretvorbe
Jednostavni desetodnevni krugovi za brojanje također se mogu sastaviti od komercijalno dostupnih specijalnih lampi za brojanje, kao što su ElT1dekatron, trachotron ili EZh10.
c) Pokazatelj prosječne vrijednosti. Možete dobiti očitanje proporcionalno prosječnom izbrojanom broju impulsa po jedinici vremena ako, na primjer, izmjerite prosječnu anodnu struju tiratrona u krugu prikazanom na sl. Inertnost uređaja, koja je potrebna za smanjenje strujnih fluktuacija povezanih sa statističkom raspodjelom impulsa, može se postići ako se galvanometar sa serijski spojenim otporom od nekoliko com premosnica s velikim kondenzatorom s najvećim mogućim otporom izolacije. Ovaj uređaj je kalibriran u imp\min usporedbom njegovih očitanja s očitanjima kruga pretvorbe. Osim toga, postoji niz kondenzatora Cs, C4 i otpori Rs raznih veličina, koji se po želji mogu uključiti pomoću prekidača. Na taj način možete promijeniti područje
Nastavak
--PRIJELOM STRANICE--
mjerenja u širokom rasponu. Ako se umjesto tiratrona koristi konvencionalna izlazna cijev, tada se anodna struja mirovanja koja teče kroz galvanometar mora kompenzirati. Druge sheme za brojanje prosječnog broja impulsa u minuti mogu se naći u literaturi.
d) Stabilizacija napona. Za točna mjerenja, napon na mjeraču mora biti što je moguće konstantniji. To se postiže, na primjer, stabiliziranjem niza malih žarulja s tinjajućim pražnjenjem povezanih u seriju, koje troše malo struje. Mjerno pojačalo često radi zadovoljavajuće i s nestabiliziranim naponom; međutim, bolje je stabilizirati njegov anodni napon.
D) Statističke pogreške i njihova korekcija
a) Statističke pogreške. Ako se za određeno vrijeme računa N impulsa, tada je prosječna statistička pogreška ovog rezultata ±H ~N. Zbog prisutnosti u okoliš kozmičkih zraka i radioaktivnosti, svaki brojač, čak i u nedostatku izvora zračenja, daje malu pozadinu . Ta se pozadina može značajno smanjiti ako se mjerač sa svih strana zaštiti slojem olova ili željeza debljine nekoliko centimetara. Za svako mjerenje potrebno je unaprijed odrediti pozadinu. Ako se za isto vrijeme u prisutnosti izvora zračenja izračuna N impulsa, i bez njega N impulsa, tada je učinak zračenja N– N impulsa, a prosječna statistička greška ove vrijednosti je
b) Ispravak za ograničenu rezoluciju. Ako najinercijalniji element brojačkog uređaja ima vrijeme rezolucije h sekundi, a prosječna brzina brojanja je N"imp/sek, zatim prava prosječna brzina brojanja
Stoga, na primjer, s prosječnom vrijednošću N" = = 100 imp/sek i vrijeme rezolucijef = 10~s sek pogrešan izračun je 10% od ukupnog broja impulsa.
"Neutrino" - Gore ?L=do 13000 km?. P(?e??e) = 1 – sin22?sin2(1,27?m2L/E). 5. 13. svibnja 2004. ??. p, He... Druga Markovljeva čitanja 12. – 13. svibnja 2004. Dubna - Moskva. Neutrinske oscilacije. 2-?. ?. Atmosferski neutrini. S.P. Mihejev. S.P. Mikheev INR RAS. Što želimo znati? 3. Simetrija gore/dolje. ?e.
“Metode snimanja elementarnih čestica” - Tragovi elementarnih čestica u debeloslojnoj fotografskoj emulziji. Metode promatranja i snimanja elementarnih čestica. Prostor između katode i anode ispunjen je posebnom mješavinom plinova. R. Emulzije. Metoda debeloslojnih fotografskih emulzija. 20-ih godina L.V. Mysovsky, A.P. Zhdanov. Bljesak se može promatrati i snimiti.
“Antičestice i antimaterija” - Na svijetu bi trebao postojati jednak broj zvijezda svake vrste,” - Paul Dirac. Uz stalnu jednosmjernost vremena, odnos materije i antimaterije prema prostor-vremenu je drugačiji, "pojednostavljenje" Prirode. Pozitron je otkriven 1932. pomoću komore s oblakom. Pobijanje Diracove teorije ili pobijanje apsolutne simetrije materije i antimaterije.
“Metode promatranja i snimanja čestica” - Wilson Charles Thomson Fig. Prostor između katode i anode ispunjen je posebnom mješavinom plinova. Klip. Registracija složenih čestica je teška. Katoda. +. Wilson je engleski fizičar, član Kraljevskog društva u Londonu. Wilsonova komora. Korištenje brojača. Staklena ploča. Geigerov brojač s izbojem u plinu.
"Otkriće protona" - otkrića koja je predvidio Rutherford. Silina N. A., učiteljica fizike, Gradska obrazovna ustanova Srednja škola br. 2, selo Redkino, regija Tver. određuje relativnu atomsku masu kemijski element. Masa i nabojni broj atoma. Označen je broj neutrona u jezgri. Otkriće protona i neutrona. Izotopi. Što su izotopi? Prema proučavanju strukture jezgre.
“Fizika elementarnih čestica” - U svim interakcijama, barionski naboj je očuvan. Dakle, Svemir koji nas okružuje sastoji se od 48 temeljne čestice. Kvarkova struktura hadrona. Chadwick otkriva neutron. Antimaterija je tvar koja se sastoji od antinukleona i pozitrona. Fermioni su čestice s polucijelim spinom (1/2 h, 3/2 h....) Na primjer: elektron, proton, neutron.
U temi je ukupno 17 prezentacija
Slajd 1
Eksperimentalne metode proučavanja čestica. Geigerov brojač Gradska obrazovna ustanova “Srednja škola br. 30 grada Belova” Izvode: Valery Voronchikhin, Anton Makareikin Učenici 9. razreda “B” Voditelj: Popova I.A., učiteljica fizike Belovo 2010.Slajd 2
Geigerov brojač Široka uporaba Geiger-Müllerovog brojača objašnjava se njegovom visokom osjetljivošću, sposobnošću otkrivanja različitih vrsta zračenja te relativnom jednostavnošću i niskom cijenom ugradnje. Brojač je 1908. godine izumio Geiger, a poboljšao ga je Müller. Osjetljivost mjerača određena je sastavom plina, njegovim volumenom i materijalom (i debljinom) njegovih stijenki.
Slajd 3
Princip rada uređaja Geigerov brojač sastoji se od metalnog cilindra, koji je katoda, i tanke žice, anode, razvučene duž njegove osi. Katoda i anoda spojene su na izvor preko otpora R visoki napon(200-1000 V), zbog čega u prostoru između elektroda nastaje jako električno polje. Obje elektrode smještene su u zapečaćenu staklenu cijev napunjenu razrijeđenim plinom.
Slajd 4
Ako napetost električno polje je dovoljno velik, tada elektroni na srednjem slobodnom putu dobivaju dovoljno visoku energiju i također ioniziraju atome plina, tvoreći nove generacije iona i elektrona koji mogu sudjelovati u ionizaciji. U cijevi se formira elektron-ionska lavina, što rezultira kratkotrajnim i naglim povećanjem struje u krugu i napona u otporu R. Ovaj impuls napona, koji pokazuje da je čestica ušla u brojač, bilježi se pomoću poseban uređaj.
Slajd 5
Geigerov brojač se uglavnom koristi za snimanje elektrona, ali postoje modeli koji su pogodni i za snimanje gama kvanta.
Pročitajte također...
- Tumačenje igle knjige snova Zašto sanjate igle u ustima
- Zadaci za djecu da pronađu dodatni predmet
- Stanovništvo SSSR-a po godinama: popisi stanovništva i demografski procesi Svesavezni popis stanovništva 1939.
- Govorni materijal za automatizaciju glasa P u glasovnim kombinacijama -DR-, -TR- u slogovima, riječima, rečenicama i stihovima
