Presentasjon om fysikk om emnet: "Eksperimentelle metoder for å studere partikler." Presentasjon om fysikk om emnet: "Eksperimentelle metoder for å studere partikler" Geigerteller driftsprinsipp presentasjon
Fullført av: Andrey Andreyenko
Gomel 2015
Geiger-Muller-teller - oppfunnet i 1908 av G. Geiger, senere forbedret av W. Muller, som implementerte flere varianter av enheten Den inneholder et kammer fylt med gass, som er grunnen til at denne enheten også kalles gassfylte detektorer.
Prinsippet for drift av måleren Måleren er et gassutslippsvolum med en svært inhomogen
elektrisk felt. Oftest brukes målere med koaksialt plasserte sylindriske elektroder:
den ytre sylinderen er katoden og en gjenge med en diameter på 0,1 mm strukket på sin akse er anoden. Den interne, eller samlende, elektroden (anode) er montert på isolatorer. Denne elektroden er vanligvis laget av wolfram, som produserer en sterk og jevn ledning med liten diameter. Den andre elektroden (katoden) utgjør vanligvis en del av målerskallet. Hvis veggene i røret er av glass, er dens indre overflate dekket med et ledende lag (kobber, wolfram, nikrom, etc.). Elektrodene er plassert i en hermetisk forseglet tank fylt med litt gass (helium, argon, etc.) til et trykk på flere centimeter til titalls centimeter kvikksølv. For at overføringen av negative ladninger i telleren skal kunne utføres av frie elektroner, må gassene som brukes til å fylle tellerne ha en tilstrekkelig lav elektronfestingskoeffisient (som regel er dette edelgasser). For å registrere partikler med kort rekkevidde (α-partikler, elektroner) lages det et vindu i mottanken som partiklene kommer inn i arbeidsvolumet gjennom.
a - ende, b - sylindrisk, c - nåleformet, d - kappe med kappe, d - planparallell
Geigertellere er delt inn i ikke-selvslukkende og selvslukkende
Ekstern utladningsdempingskrets.
I gassfylte målere reiser positive ioner hele veien til katoden og nøytraliseres i nærheten av den, og fjerner elektroner fra metallet. Disse ekstra elektronene kan føre til en ny utladning hvis det ikke tas skritt for å forhindre og slukke den. Utladningen i måleren slukkes ved å inkludere en motstandsmåler i anodekretsen. I nærvær av slik motstand stopper utladningen i måleren når spenningen mellom anoden og katoden synker på grunn av oppsamling av elektroner ved anoden til verdier som er mindre enn de som er nødvendige for å opprettholde utladningen. En betydelig ulempe med denne ordningen er den lave tidsoppløsningen, i størrelsesorden 10−3 s eller mer.
Selvslukkende målere.
For tiden brukes ikke-selvslukkende målere sjelden, siden det er utviklet gode selvslukkende målere. Åpenbart, for å stoppe utslippet i telleren, er det nødvendig å eliminere årsakene som opprettholder utslippet etter passasje av en ioniserende partikkel gjennom volumet av telleren. Det er to slike grunner. En av dem er ultrafiolett stråling som genereres under utladningsprosessen. Fotoner av denne strålingen spiller en dobbel rolle i utladningsprosessen. Deres positive rolle i en selvslukkende måler
Utladningsutbredelse langs motfilamentet er utstøting av fotoelektroner fra katoden, noe som fører til vedlikehold av utladningen. En annen grunn til utseendet til sekundære elektroner fra katoden er nøytraliseringen av positive ioner ved katoden. I en normalt fungerende teller bør utslippet avbrytes ved første snøskred. Den vanligste metoden for raskt å slukke et utslipp er å legge til en annen gass som er i stand til å slukke utslippet til hovedgassen som fyller måleren. En måler med slik fylling kalles selvslukkende.
Et skykammer kan kalles et "vindu" inn i mikroverdenen. Det er et hermetisk forseglet kar fylt med vanndamp eller alkoholer nær metning.
Skykammeret spilte en stor rolle i å studere strukturen til materie. I flere tiår forble det praktisk talt det eneste verktøyet for visuell studie av kjernefysisk stråling. I 1927 mottok Wilson Nobelprisen i fysikk for sin oppfinnelse.
Geiger-teller
Geiger-teller(eller Geiger-Muller-teller) er en gassfylt teller av ladede elementærpartikler, hvor det elektriske signalet forsterkes på grunn av sekundær ionisering av gassvolumet til telleren og ikke er avhengig av energien som er igjen av partikkelen i denne. volum. Oppfunnet i 1908 av H. Geiger og E. Rutherford, senere forbedret av Geiger og W. Muller.
Motsøknad
Geigertelleren brukes hovedsakelig til å registrere fotoner og y-kvanter.
Telleren registrerer nesten alle elektroner som faller inn i den.
Registrering av komplekse partikler er vanskelig.
Boblekammer
Boblekammeret ble oppfunnet av Donald Glaser (USA) i 1952. Glaser mottok Nobelprisen for sin oppdagelse i 1960. Luis Walter Alvarez forbedret Glaser-boblekammeret ved å bruke hydrogen som en overopphetet væske. Og også for å analysere hundretusenvis av fotografier oppnådd under forskning ved hjelp av et boblekamera, var Alvarez den første som brukte dataprogram, som gjorde det mulig å analysere data i svært høy hastighet.
Boblekammeret bruker egenskapen til en ren overopphetet væske til å koke (danne dampbobler) langs banen til en ladet partikkel. En overopphetet væske er en væske som har blitt varmet opp til en temperatur over kokepunktet for de gitte forholdene.
Den overopphetede tilstanden oppnås ved en rask (5-20 ms) reduksjon i eksternt trykk. I noen få millisekunder blir kameraet følsomt og er i stand til å oppdage en ladet partikkel. Etter å ha fotografert sporene, stiger trykket til forrige verdi, boblene "kollapser" og kameraet er klart til bruk igjen
ABSTRAKT
" Geiger–Muller-teller"
Driftsprinsipp
a) Teller og koblingskrets. En Geiger–Muller-teller, sammen med en scintillasjonsteller, brukes i de fleste tilfeller til å telle ioniserende partikler og fremfor alt partikler og sekundære elektroner generert under påvirkning av stråler. Denne telleren består vanligvis av en sylindrisk katode, på innsiden av hvilken en tynn tråd er strukket langs sin geometriske akse på isolatorer, og tjener som en anode. Gasstrykket inne i røret er vanligvis i størrelsesorden 1 Z10 atm.
Det skjematiske diagrammet for å slå på telleren er vist i fig. Spenning tilføres måleren U, som for de mest brukte tellerne når 1000 V; motstand er koblet i serie med telleren R. Spenningsfallet som forårsaker R når strømmen går gjennom måleren, kan bestemmes av en passende måleenhet. En forsterker brukes oftest til dette formålet til enkle eksperimenter, et strengelektrometer kan også brukes. Kapasitet angitt med stiplet linje MED representerer den totale kapasitansen til kretsen koblet parallelt med motstanden R. Det er nødvendig å ta hensyn til det faktum at det alltid er en negativ spenning på sylinderen, siden hvis polene er koblet feil, kan måleren gjøres ubrukelig.
b) Utløpsmekanisme. Handlingen til den beskrevne kretsen avhenger betydelig av spenningsverdien U. Ved svært lave spenninger beveger ionene som dannes i gassen mellom katoden og anoden under påvirkning av ladede partikler seg mot elektrodene så sakte at noen av dem klarer å rekombinere før de når elektroden. Men ved en spenning høyere enn metningsspenningen U 5, når alle ioner elektrodene, og hvis tidskonstanten til kretsen er mye større enn oppsamlingstiden til ionene, da, på grunn av motstanden R, en spenningspuls oppstår lik AU= = ne/S, som avtar over tid, som
/>. I dette området som strekker seg fra U$ til spenning Upt, telleren fungerer som et vanlig ioniseringskammer.
Under spenning Upi feltstyrken i umiddelbar nærhet av anoden blir så høy at antallet primærioner produsert av de ioniserende partiklene øker på grunn av slagionisering. I stedet for h primærelektroner kommer til anoden pA elektroner. Gassgevinstfaktor EN,økende med økende spenning, i "proporsjonal region" mellom UPl Og Opp1 er ikke avhengig av primær ionisering; derfor vil antallet spenningspulser som oppstår, for eksempel ved motstanden A under påvirkning av en sterkt ioniserende b-partikkel og én rask b-partikkel, forholde seg til hverandre som de primære ioniseringene av begge partikler. Under spenning USY gevinst EN= Jeg, og ved den øvre grensen av dette området kan det nå en verdi på 1000 eller mer. Ved høyere spenning UR, gevinst EN ikke lenger er avhengig av primær ionisering, slik at pulsene som oppstår fra svakt og sterkt ioniserende partikler blir stadig mer utjevnet. På Ugl– terskelspenning, "motplatå" eller "Geigerregion" - alle pulser har nesten samme størrelse, uavhengig av primær ionisering. Ved spenninger høyere enn den ikke veldig klart definerte spenningen Ug2 , et stort antall falske pulser vises, som til slutt blir til en kontinuerlig utladning.
PAGE_BREAK--
Skjematisk diagram for å slå på telleren
Amplitudekarakteristikk for måleren avhengig av spenning
Tellerne beskrevet nedenfor opererer i Geiger-regionen mellom Ug1 Og Ug2 .
Den svært komplekse utslippsprosessen i platåregionen kan beskrives omtrent som følger. Elektroner generert under primær ionisering skaper en tett sky av ioner i umiddelbar nærhet av anoden som et resultat av den kombinerte virkningen av slagionisering og fotoionisering av ultrafiolett lyskvanter. På grunn av den høye bevegelseshastigheten, skyene som dukket opp i denne skyen frie elektroner for veldig en kort tid falle på anoden, mens ved en gassforsterkning på 1000 beveger de langsommere positive ionene seg fortsatt litt bort fra opprinnelsesstedene. Siden en positiv romladning oppstår rett rundt ledningen, vil feltstyrken der for 10 ~6 sek eller mindre avtar så mye at støt-ionisering blir umulig, og elektronskredet slutter umiddelbart. Imidlertid under IO-4 sek positive ioner beveger seg til katoden og danner vanligvis sekundære elektroner der når de nøytraliseres. Disse fotoelektronene beveger seg mot anoden og forårsaker der et nytt snøskred; Som et resultat kan forsinkede utladninger eller oscillerende koronautladninger oppstå. Utseendet til ioner med negative ladninger eller metastabile atomtilstander kan også forårsake slik interferens. Det antas at telleren for ladede partikler oppfyller sin hensikt bare hvis det er mulig å undertrykke disse etterutslippene. For sistnevnte er det nødvendig enten å redusere spenningen på måleren i tilstrekkelig lang tid etter utladningen, eller å velge passende gasser for å fylle måleren.
c) Utslukking av utslipp. Spenningen på måleren synker hver gang den utløses med en mengde
Hvis lekkasjemotstand L stor nok, så er rekkevidden lik pAe, tappes så sakte at spenningen igjen når terskelverdien som kreves for å utløse telleren først etter at alle de positive ionene har forsvunnet; Først etter denne dødtiden kan telleren igjen anses som klar til å telle neste partikkel. Det er kjent fra forsøk at f.eks.
Selvslukkende tellere som produserer utladningspulser som varer bare noen få titusendeler av et sekund , oppnås ved å fylle målerne med en polyatomisk gass, slik som metan, eller ved å tilsette en slik gass til en edelgass, hvis sistnevnte innføres i måleren. Disse gassene får tilsynelatende energi fra interfererende ioner eller metastabile edelgassatomer ved dissosiasjon; derfor oppstår praktisk talt ingen nye elektroner og ingen forstyrrende etterutladninger. Siden slukkegassen gradvis brytes ned hovedsakelig på grunn av dissosiasjon, blir slike tellerør ubrukelige etter IO7–IO9-utladninger.
d) Målerens egenskaper. For å sjekke kvaliteten på telleren, finn kvantiteten N spenningspulser som oppstår på motstanden R med konstant bestråling av måleren avhengig av spenningen på måleren U. Som et resultat oppnås målerkarakteristikken i form av en kurve vist i fig. Spenning U", hvor de første pulsene begynner å bli observert avhenger av terskelspenningen til måleenheten som brukes, som i de fleste tilfeller er flere tideler av en volt. Så snart pulshøyden overstiger terskelverdien, vil den telles, og med en ytterligere økning i spenningen N bør forbli konstant når spenningen øker ytterligere til slutten av Geiger-regionen. Dette fungerer selvfølgelig ikke perfekt; tvert imot, som et resultat av utseendet av individuelle falske utslipp, har platået en mer eller mindre uttalt jevn stigning. I målere som opererer i det proporsjonale området, er det mulig å oppnå et nesten horisontalt platå av karakteristikken.
Følgende krav gjelder for gode tellere: platået skal være så langt og jevnt som mulig, dvs. hvis området mellom Ug, Og Ug2 bør være lik minst 100 V, så bør økningen i antall pulser ikke være mer enn noen få prosent for hver 100. V Spenninger; karakteristikken må være uendret i lang tid og i et tilstrekkelig område uavhengig av temperatur; Følsomheten for partikler bør være praktisk talt 100 %, dvs. Hver motpartikkel som passerer gjennom de følsomme områdene må registreres. Det er ønskelig at måleren har lav terskelspenning og produserer store spenningspulser. Nedenfor vil vi dvele i detalj på i hvilken grad disse egenskapene til telleren avhenger av fyllstoffet, typen og formen på elektrodene og tellerens svitsjkrets.
Fortsettelse
--PAGE_BREAK--
B) Produksjon av målere
a) Generelle bestemmelser. Stor forsiktighet og renslighet kreves ved produksjon av målere; for eksempel kan små støvflekker, eller fragmenter av elektroder, eller små mengder fremmede gasser, som vanndamp, allerede gjøre måleren ubrukelig. Men selv når disse kravene er oppfylt, er ikke alle tellere vellykket, så avhengig av ulike omstendigheter kan partikkeltelling skje med en større eller mindre feil. Viktig rolle Under produksjonen av måleren er fraværet av støv og grundig rengjøring av elektrodene viktig. Og glassrør for fett Og andre forurensninger og god vakuumteknologi. For at røret skal ha lang levetid, må påfyllingsgassen holdes ren til enhver tid. Til dette formålet er det best å bruke glassrør med smeltede elektroder, som kan glødes bedre i vakuum. Siden det noen ganger er umulig å unngå limfuger, er det i det minste nødvendig å bruke et lim med lavt damptrykk Og ubetydelig løselighet i organiske gasser tilsatt fyllgassen for å slukke utslippet.
Tellerne beskrevet nedenfor, ved passende spenning, kan fungere som proporsjonale tellere dersom en lineær forsterker med tilstrekkelig høy forsterkning er koblet mellom tellerøret og telleinnretningen.
b) Gassfylling. 1) Gasstrykk. Gjennomsnittlig spesifikk ionisering av raske elektroner for de fleste gasser er omtrent 20 til 100 ionepar pr. cm kjørelengde ved atmosfærisk trykk; det er omvendt proporsjonalt med trykket. For at et slikt elektron skal ha en veilengde på omtrent 2 cm sannsynligvis dannet minst ett par ioner i telleren Og dette vil forårsake et signal i måleren, et minimumstrykk på ca. 50 kreves mm rt. Kunst. Den øvre trykkgrensen settes oftest på dette nivået; ved høyere trykk må driftsspenningen på måleren settes for høyt.
2) Ikke-selvslukkende målere. I ikke-selvslukkende målere, ved å velge en passende gass for å fylle dem og de tilsvarende kretsparametrene, er det mulig å bringe dødtiden til en verdi mindre enn 10-4 sek. Vellykkede fyllstoffer er edelgasser, som selvfølgelig ikke trenger å være utelukkende rene; Det er bedre å legge til en viss mengde av en annen gass til dem for å eliminere de metastabile tilstandene til edelgassatomer som vises etter utslippet.
Den spesifikke ioniseringen av helium er veldig liten, så den bør brukes ved et trykk på minst 200 mm rt. Kunst.; helium kan brukes opp til atmosfærisk trykk; derfor er den egnet for benker med veldig tynne vinduer. Driftsspenningen selv ved atmosfærisk trykk er omtrent 1100 V. Spesielt egnede gasser er argon og neon, som har høy spesifikk ionisering og relativt lav driftsspenning. Tilsetning av opptil 10 % hydrogen har vist seg ekstremt vellykket, og en liten mengde kvikksølvdamp kan eliminere metastabile tilstander; men tilsetning av oksygen bør unngås på grunn av faren for dannelse av negative ioner ved katoden. Hvis karbondioksid brukes som fyllstoff, kan dannelsen av negative ioner unngås ved å tilsette CS2. Negative ioner vises i store mengder i luften, så det er ikke egnet for å fylle målere. Alle gasser må tørkes grundig, siden negative ioner dannes spesielt lett i vanndamp. Organiske damper bør også unngås; de kan oppstå for eksempel ved bruk av lim.
Argon med tilsetning av noen få prosent CO2 og spesielt ren metan, som ved atmosfærisk trykk sakte og kontinuerlig strømmer fra en stålsylinder gjennom en trykkreduksjonsventil inn i et målerrør isolert fra luft, brukes proporsjonalt som fyllgass. meter.
3) Selvslukkende målere. For selvslukende tellere er dødtiden vanligvis flere titusendeler av et sekund. For å produsere selvslukkende målere av høy kvalitet, er det nødvendig at både fyllstoffet og slukkegassen er veldig rene, siden selv mindre forurensning kan forstyrre slukkeprosessen.
Det mest brukte fyllstoffet er en blanding av argon og 5–10 % etyl alkohol med et totalt trykk på ca 100 mm rt. Kunst. Jo høyere alkoholinnhold, jo mindre glatt er meterplatået. Spor av vanndamp eller luft, samt lett nitrogenforurensning, fører til forringelse av platået. I nærvær av alkoholdamp, på grunn av deres dissosiasjon under påvirkning av utladninger, forverres platået til tellerne over tid, og driftsspenningen øker. Gode tellere V i smeltede glassrør svikter de etter IO8–10" utladninger og må fylles på nytt. Målere laget med organisk lim er enda mindre stabile. Siden slike målere ikke kan kalsineres, og etterlater dem på en vakuumpumpe, føres et utslipp gjennom dem i 1 –2 dager; først fylles de kun med alkoholdamp, slik at overflaten av limet er mettet med alkohol. Bare de neste dagene fylles de faktisk med gass.
I tillegg til alkohol kan en rekke andre organiske gasser eller damper også brukes som slukkende urenhet, for eksempel metylal 2), maursyreetyleter, metan, xylen, karbontetraklorid, svovelsyre, etylen, etc. Målernes levetid, avhengig av egenskapene til dampene som inngår i fyllstoffet, varierer fra 10" til IO9-utslipp. Metan kan også brukes som selvstendig målerfyller.
Med en anodetråddiameter på 0,1 er gasstrykket fra 50 til 120 mm rt. Kunst. terskelspenningen varierer mellom 800 og 12U0 V, hvis måleren bruker damper av organiske stoffer som slukkere.
Av diatomiske gasser er det kun halogener som kan brukes som slukningsadditiv for edelgasser; dette tilsetningsstoffet bør bare være noen få tusendeler, siden det ellers vil dannes negative ioner, noe som forstyrrer bråkjølingsprosessen. Siden halogenmolekylene ikke brytes ned, er ikke tellerens levetid begrenset i denne forbindelse. I følge Libzon og Friedman er neon spesielt egnet til å fylle disker, som tilsettes en blanding av fire deler argon med en del klor i en mengde på 0,1–1 %. Med et totalt trykk på 200 til 500 mm rt. Kunst. Driftsspenningen varierer fra 250 til 600 V. Argon med tilsetning av noen få tusendeler brom eller neop med klor gir også lav terskelspenning; platået i dette tilfellet er imidlertid mindre bra.
Fortsettelse
--PAGE_BREAK--
c) Katoder. Kobber er det mest egnede materialet for katoder; i tillegg kan grafitt, sølv, gull og platina brukes; De brukes spesielt i glassdisker i form av tynne belegg. Rustfritt stål og messing kan også brukes. Metallrør er godt polert innvendig og grundig rengjort med alkohol eller aceton før installasjon. Metaller slått på en dreiebenk eller polert utstilling viser spontan elektronemisjon umiddelbart etter prosessering, som gradvis forsvinner. Derfor anbefales det å varme opp de mekanisk bearbeidede katodene før du monterer måleren eller la dem stå i luften i 24 timer.
For pålitelig rengjøring av kobberkatoder, spesielt i ikke-selvslukende målere, brukes en blanding av like deler 50 % salpetersyre og 90 % svovelsyre, som fortynnes med 5–10 deler vann. Etter behandling med denne sammensetningen vaskes katoden 5-10 ganger med vann, og til slutt med destillert vann; oppvarm deretter røret i ca. 2 timer i høyvakuum ved en temperatur på 350–400 ° C. Hvis fyllstoffet inneholder en blanding av hydrogen, reduseres kobberkatodene i hydrogen; hvis oksygen er en konstant komponent i fyllstoffet, er de rensede katodene, etter intens oppvarming i luft eller oksygen, dekket med en tynn film av oksid. Det anbefales også å varme den i en atmosfære av nitrogenoksid til det dannes en film som er farget mørk lilla.
Noen metaller, som aluminium og bly, er noen ganger vanskelige å bruke som katodematerialer. Men hvis de til tross for dette fortsatt må brukes, er innsiden av røret dekket med aquadag eller et tynt lag kobber, som avsettes ved fordampning i vakuum. Hvis det er nødvendig å lodde messingplugger inn i et aluminiumsrør, er endene av røret kledd med kobber.
Den optimale følsomheten til telleren for å studere røntgenstrålenåler oppnås ved å gjøre tykkelsen på katodeveggen tilnærmet lik banelengden til sekundære elektroner i et gitt materiale. Tellerens følsomhet for stråling, dvs. andelen kvanter telleren teller i forhold til alle kvanter som kommer inn i telleren avhenger av materialet til katodene og av strålingsenergien. Følsomheten til aluminiumkatoder synker fra 2 % ved en energi på 10 kee til ca. 0,05 % ved 100 energi kee og øker deretter igjen med 1,5 % ved 2,6 Aiae. Følsomhet for kobber- eller messingmålere ved 10 kab og 2,6 Mev omtrent det samme; minimumet ligger mellom 200 og 300 kee og er ca. 0,1 %. Katoder laget av tungmetaller, som bly eller gull, har en følsomhet som avtar ujevnt fra 3–4 % ved 10 kee til omtrent 0,8 % ved 600 kee, og øker igjen til 2 % ved 2,6 Mav Anoder. Det er best å bruke wolframtråd med samme diameter langs hele lengden som anoder. Du kan også med hell bruke ledninger laget av andre metaller, for eksempel kovar, rustfritt stål og vanlig stål. Siden driftsspenningen øker med økende ledningsdiameter, er det nødvendig å bruke den tynneste ledningen som mulig: nedre grense for diameteren er omtrent 0,08 mm; med en diameter større enn 0,3 mm, det er ikke lenger et godt platå.
For å smelte ledningen inn i glassveggen på måleren eller inn i glassisolatoren, sveises passende seksjoner av ledning med en tykkelse på 0,5–1 til begge ender av ledningen ved punktsveising mm for å smelte sammen til glass. Før installasjon i måleren må ledningen rengjøres grundig; Under ingen omstendigheter bør du berøre ledningen med fingrene. Det er bedre å kalsinere alt i høyvakuum eller i hydrogenatmosfære. Hvis utformingen av måleren er slik at begge endene av ledningen stikker utover, kalsineres ledningen umiddelbart før måleren fylles med gass. For å oppnå en viss effektiv lengde på anoden er begge ender av ledningen innelukket i tynne glasskapillærer eller i metallstifter som stikker litt inn i katoden; Du kan begrense lengden på ledningen ved å bruke smeltede glassperler eller glassstenger.
I proporsjonale tellere, for å forhindre små utladninger mot anoden langs overflaten av isolatoren, anbefales det å omgi anodeinngangen med en beskyttelsesring, hvis potensial er konstant og omtrent lik anodepotensialet.
Glassdisk
e) Form på meter. Nedenfor er instruksjoner for å lage tellere selv.
1) Dimensjoner. Tellere kan være svært forskjellige i form og størrelse, noe som forklares av det store utvalget av applikasjoner. I de fleste tilfeller brukes målere med katodediameter mellom 5 og 25. mm og anode ledninger med lengder fra 2 til 20 Cjh; Når man studerer for eksempel kosmiske stråler, brukes mye lengre tellere. Generelt bør lengden på telleren være mange ganger større enn diameteren. Siden dødtiden til telleren øker omtrent i forhold til kvadratet på katodediameteren, er det bedre å bruke flere tellere med liten diameter koblet parallelt i stedet for en teller med stor diameter; for eksempel i stedet for en 1-meters teller med en diameter på 3 cm du kan bruke et kompleks av syv tellere, hver med en diameter på 1 cm, som er smeltet sammen til ett glassrør og har felles gassfylling. I svært lange selvslukkende målere kan en kortere dødtid oppnås dersom anodetråden deles i flere deler ved å smelte sammen små glassperler med en diameter på ca. 0,5 mm.
Inngang i en metallmåler med loddet metallplugg, glassisolator og metallbase.
Væskemåler
2) Glassdisker. Den enkleste glassdisken er vist i fig. Katoden er et tynnvegget metall- eller karbonrør smeltet sammen i et glassrør, med ender godt avrundet eller svakt buet utover; Du kan også legge et tynt lag metall på de indre veggene i et glassrør ved å bruke vakuumfordampning eller kjemisk avsetning. Spesielt er tynne grafittlag, som oppnås ved å påføre et lag med aquadag, også egnet for dette formålet. Før du påfører metall- eller grafittlag, er det nødvendig å rengjøre glassrøret veldig grundig med en løsning av kaliumdikromat i svovelsyre eller et annet lignende rengjøringsmiddel, siden det er nødvendig at laget fester seg godt til glasset; ellers, hvis små filmer skiller seg fra laget, vil telleren raskt bli ubrukelig. Forbindelsen til katoden er laget i form av en tynn ledning smeltet inn i et glassrør. For et mykt brusglassrør med en veggtykkelse på mindre enn 0,8 mm et grafittlag kan påføres på utsiden av et glassrør: ledningsevnen til tynne glasslag er tilstrekkelig til å la strøm passere gjennom veggen.
Disk med tynn glimmerbunn
Siden de fleste katoder, allerede under påvirkning av synlig lys, avgir en liten mengde fotoelektroner som driver telleren, er det nødvendig å forsiktig beskytte tellerne med skjermer fra virkningen av lysstråler under målinger. Det er best å belegge glassdeksler med en lysbestandig, godt isolerende lakk eller ceresin, som tilsettes et ugjennomsiktig, fettløselig fargestoff. .
Fortsettelse
--PAGE_BREAK--
3) Metalldisker. Den enkleste måten er å lage en meter fra et metallrør, der begge ender er lukket med godt tilpassede isolatorer limt med picein eller, om de vil fungere kl. høy temperatur, aralditt. Messingstifter boret langs lengden med en tykkelse på 3 til 4 er installert i isolatorene i midten mm med godt avrundede kanter, utstående flere mm inne i røret. Anodråden trekkes gjennom hullene i pinnene og loddes i ytterenden. I tillegg er det installert et tynt glassrør i en av isolatorene for pumping og fylling av måleren. Ebonitt slipper lett ut gass, noe som raskt gjør måleren ubrukelig; derfor bør slike isolatorer kun brukes i de tilfeller der målerens levetid ikke er viktig. Det er bedre å bruke plexiglass, trolitol og lignende materialer; mer egnede materialer for isolatorer er imidlertid glass eller keramiske stoffer som porselen, kleberstein osv. For glassisolatorer kan bruk av lim unngås ved å bruke glassrør med metallrør smeltet sammen. Disse glassrørene kan loddes med metallendene inn i messingplugger som avslutter metallmåleren. Anodråden smeltes på samme måte som i glassrør. I fig. I tillegg er det vist en metallsokkel festet til måleren, med en pluggstift for tilkobling til den skjermede kabelen som fører til forsterkeren. Keramiske isolatorer kan belegges med kobber rundt kantene og loddes til metallkatoder.
4) Tynnveggede partikkeltellere. På grunn av den lave penetreringsevnen til partikler for deres forskning krever svært tynnveggede tellere. b-partikler med energi 0,7 Mevikke lenger sparket gjennom glass eller aluminium tykkelse 1 mmeller gjennom kobber tykk 0,3 mm. Med rørdiameter fra 10 før 15 mmmer glassdisker kan pumpes ut Og aluminium , hvis veggen er veldig jevn i tykkelse. Tynne aluminiumsrør er best laget av duralumin, mens tykke flenser kan forsterkes i endene av røret for å øke stabiliteten. Hvis gassfyllstoffet inneholder halogener, anbefales det å sette inn en trådspiral av rustfritt stål nesten nær veggene som en katode i et tynnvegget glassrør; spiralen må ha en stigning lik flere mm, og består av tre parallelle ledninger.
En måler for å studere væsker er vist i fig. Et tynnvegget glassrør er smeltet til det ytre glassrøret på måleren slik at væske kan føres inn i det trange mellomrommet mellom rørene. I dette tilfellet skal væsken fylle dette rommet til den øvre enden av målerrøret . For å øke effektiviteten av å telle lavenergielektroner, er det nødvendig å ha et veldig tynt vindu i motrøret, for eksempel fra et glimmerark, som vist i fig. Glimmerfolien legges på en oppvarmet flens, jevnt smurt med lim, montert på enden av målerrøret, og presset med en varm metallring, også smurt med lim. Glimmervindu med diameter fra 20 til 25 mm stabil til en tykkelse på ca. 2 til 3 mg/cm2 , de. rundet 0,01 mm. Trådtykkelse 0,2 mm er festet i måleren bare i den ene enden; rett bak vinduet ender den i en glassperle med en diameter på 1–2 mm.
Glassvinduet kan lages med en tykkelse på 10 til 15 mg\cmG. For dette formålet varmes glassrøret opp fra den smeltede enden over en lengde på 1–2 cm til nesten helt myknet; deretter varmes den smeltede enden opp veldig sterkt og luft trekkes inn i røret så raskt som mulig slik at det får formen vist i fig. Den indre delen av røret er smeltet til ytterveggen; da bryter røret av omtrent på stedet vist på figuren med den stiplede linjen, og kanten av røret smelter.
Lage et tynt glassvindu
B) Forsterkere for målere
a) Inngangskrets. For å registrere og telle antall spenningspulser som vises på motstanden R teller, er det utviklet et stort antall ordninger, hvorav bare noen av de enkleste vil bli beskrevet her.
I selvslukkende tellere tilføres pulser til målekretsen enten direkte eller gjennom en forforsterker, som i enkleste tilfelle består av en pentode eller to trioder med resistiv-kapasitiv kobling mellom trinnene. Pulser som kommer inn i kretsen konverteres til pulser som er like i størrelse og form. For dette formålet kan for eksempel en tyratron brukes i en triggerkrets der kondensatoren NW utlades gjennom tyratronen så snart nettspenningen under påvirkning av positive pulser overstiger blokkeringsspenningen. Den negative blokkeringsspenningen er vanligvis omtrent 5 % av anodespenningen; For å sikre pålitelig slukking settes nettspenningen 5–10 ganger lavere enn tyratronavstengningsspenningen. Thyratroner fylt med helium har en responstid på omtrent 10 ~ 5 sek, og de fylt med argon tar litt lengre tid.
Fortsettelse
--PAGE_BREAK--
Tyratroner er svært dyre, så i de fleste tilfeller, spesielt når høy oppløsning er nødvendig, brukes triggere på vakuumvakuumrør. Et eksempel på dette
enheten er vist i fig. Begge triodene har en felles motstand i katodekretsen; i jevn tilstand flyter strømmen gjennom den første trioden , mens den andre trioden er låst med en gitterspenning negativ i forhold til katoden. En negativ puls fra telleren, forsterket av den første trioden, påføres med positiv polaritet til rutenettet til den andre trioden og låser opp lampen. Den første trioden, på grunn av katodisk kobling, er låst og forblir i denne tilstanden til den positive ladningen på kapasitansen i den andre nettkretsen strømmer gjennom lekkasjemotstanden, som et resultat av at kretsen går tilbake til sin stabile tilstand. Dette skjer for hver talte puls hvis verdi overskrider terskelverdien med omtrent 1 V; ved anoden til den andre trioden er det en negativ rektangulær puls på 50vi med en varighet på 100 µsek tjener til å kontrollere konverteringskretsen. Det er best å bruke doble trioder av typen 6SN71 som forsterkerrør i denne kretsen, men du kan selvfølgelig bruke de tilsvarende individuelle triodene.
En lignende krets, som samtidig fungerer som en dempekrets, er vist i fig. Her, i stabil tilstand, flyter det strøm gjennom den andre lampen mens den første lampen er lukket.
Inngang multivibratorkrets
Puls fra telleren gjennom kondensatorer med en kapasitet på 0,001 mkf og 27 pf kommer til rutenettet til den andre lampen og fører til en "velting", slik at en negativ rektangulær puls på ca. 270 V vises ved anoden til den første lampen, som tilføres som en slukkepuls til målerglødetråden gjennom koblingskondensatoren , som et resultat av at spenningen faller til null. Varigheten av rektangulære pulser kan justeres i området 150–430 µsek ved hjelp av variabel motstand 5 Mamma. Den negative pulsen for styring av den påfølgende konverteringskretsen fjernes fra spenningsdeleren i anodekretsen til den første lampen, mens den positive pulsen fra spenningsdeleren til den andre lampen brukes til å styre den mekaniske telleren.
Inngangskrets som slukkekrets
I følge F. Droste, i diagrammet vist i fig. du kan også lage en dempekrets hvis katodene til måleren ikke er jordet, men koblet til anoden til inngangslampen; på denne måten oppnås en dempepuls på minst 200 V.
b) Konverteringskretser og mekaniske tellere. Konvensjonelle elektromekaniske tellere brukes til å telle pulser. For å matche motstanden til motspolen med utgangsmotstanden til forsterkerens endelige rør, er det imidlertid nødvendig å øke antall omdreininger på spolen slik at motstanden er flere tusen ohm Det er enklest å bruke en telefonmåler til dette formålet, hvor spolen med et relativt lite antall omdreininger erstattes av en spole med et antall omdreininger fra 5000 til 10.000 Måleren, sammen med kondensatorer med en kapasitet på 0,01 til 0.1, er inkludert i anodekretsen til en tyratron eller utgangslampe, hvis kraft er tilstrekkelig til å betjene måleren. Den positive pulsen fra spenningsdeleren i forrige krets mates til tyratronen, mens terminaltrioden eller heptoden også kan styres av en negativ puls dersom hvilestrømmen til disse lampene velges på en slik måte at målerens armatur tiltrekkes i ro og slippes når en puls vises.
På grunn av den relativt store tregheten til mekaniske tellere, oppstår betydelige feilberegninger selv ved tellehastigheter på rundt 100 pulser per minutt.
Mekaniske målere med lav treghet kan kun produseres med store kostnader. Det er mye lettere å oppnå pålitelige resultater hvis du inkluderer en konverteringskrets foran telleren, som sender for eksempel bare annenhver puls til den mekaniske telleren. Hvis du slår den på i serie h slike kretser, da vil bare hver 2n puls komme til den mekaniske telleren. I fig. To mye brukte konverteringsordninger er gitt. En krets som bruker prinsippet om en symmetrisk multivibrator har, i motsetning til de asymmetriske kretsene vist i fig. to stabile tilstander der den ene lampen etter omstendighetene er lukket mens den andre leder strøm. Doble dioder er inkludert i kretsen for å kutte av positive pulser. Katodene deres er under potensialet til anodene til utløserlampene, så filamentet til de oppvarmede katodene til disse diodene må drives fra en separat kilde. En negativ puls påføres anoden til kun den gatede trioden. Potensialet til anoden til den andre trioden er betydelig lavere enn potensialet til katoden til dioden og går gjennom isolasjonskondensatoren til gitteret til den ulåste trioden . Denne trioden slås av, og kretsen går inn i en andre stabil tilstand, der den forblir til neste tellepuls kommer. Flere slike triggere er koblet i serie som vist på figuren. Innstilling av null for omberegningskretsen utføres ved å bryte for en kort tid nøkkelen som er angitt i diagrammet med ordet "null". Dermed, før tellingen begynner, er de andre utløserlampene åpne. På neonlys G.L., koblet til anodene til de første utløserlampene, er det ingen spenning. Ved den første pulsen går en strøm gjennom den første lampen til den første utløseren, neonlampen "1" lyser, men den positive pulsen som oppstår på den andre anoden overføres ikke til den andre utløseren. Med den andre pulsen går den første utløseren tilbake til utgangstilstanden, neonlampen "1" slukker, en negativ puls på den andre anoden får den andre utløseren til å velte, og neonlampen "2" lyser.
La oss tilordne tallene 1, 2, 4, 8, 16 osv. til neonlampene til påfølgende triggere. Da vil det totale antallet pulser som mottas ved inngangen til celletellerkretsen, hvor den siste av cellene styrer den mekaniske telleren gjennom den endelige lampen, være lik avlesningen av denne telleren multiplisert med 2" pluss tallet vist med de brennende neonpærene. Så, for eksempel, hvis det første, fjerde og femte lyset er på, må du legge til tallet 25.
Konverteringsordning
Enkle ti-dagers tellekretser kan også settes sammen fra kommersielt tilgjengelige spesielle tellelamper, som ElT1dekatron, trachotron eller EZh10.
c) Gjennomsnittsverdiindikator. Du kan få en avlesning proporsjonal med gjennomsnittlig talte antall pulser per tidsenhet hvis du for eksempel måler den gjennomsnittlige anodestrømmen til tyratronen i kretsen vist i fig. Tregheten til enheten, som er nødvendig for å redusere strømsvingninger knyttet til den statistiske fordelingen av pulser, kan oppnås hvis et galvanometer med en seriekoblet motstand på flere com bypass med stor kondensator med høyest mulig isolasjonsmotstand. Denne enheten er kalibrert inn imp\min ved å sammenligne dens avlesninger med avlesningene til konverteringskretsen. I tillegg leveres en rekke kondensatorer Cs, C4 og motstander Rs i ulike størrelser, som kan slås på etter ønske ved hjelp av en bryter. På denne måten kan du endre området
Fortsettelse
--PAGE_BREAK--
målinger over et bredt område. Hvis et konvensjonelt utgangsrør brukes i stedet for en tyratron, må anodehvilestrømmen som flyter gjennom galvanometeret kompenseres. Andre skjemaer for telling av gjennomsnittlig antall pulser per minutt finnes i litteraturen.
d) Spenningsstabilisering. For nøyaktige målinger må spenningen på måleren holdes så konstant som mulig. Dette gjøres for eksempel ved å stabilisere en serie små glødeutladningslamper koblet i serie, som bruker lite strøm. Målerforsterkeren fungerer ofte tilfredsstillende også med ustabilisert spenning; Det er imidlertid bedre å stabilisere anodespenningen.
D) Statistiske feil og deres retting
a) Statistiske feil. Hvis det for en viss tid beregnes N pulser, så er den gjennomsnittlige statistiske feilen for dette resultatet ±Х ~N. På grunn av tilstedeværelsen i miljø kosmiske stråler og radioaktivitet, hver teller, selv i fravær av en strålingskilde, gir en liten bakgrunn . Denne bakgrunnen kan reduseres betraktelig ved å skjerme måleren på alle sider med et lag bly eller flere centimeter tykt. For hver måling må bakgrunnen bestemmes på forhånd. Hvis for samme tid i nærvær av en strålingskilde, beregnes det N impulser, og uten det N pulser, så er strålingseffekten N– N pulser, og den gjennomsnittlige statistiske feilen for denne verdien er
b) Korrigering for begrenset oppløsning. Hvis det mest treghetselementet i telleanordningen har en oppløsningstid h sekunder og gjennomsnittlig tellehastighet er N"imp/sek, deretter den sanne gjennomsnittlige telleraten
Derfor for eksempel med en gjennomsnittsverdi N" = = 100 imp/sek og oppløsningstid = 10~s sek feilberegningen er 10 % av det totale antallet pulser.
"Neutrino" - Oppover ?L=opptil 13000 km?. P(?e??e) = 1 – sin22?sin2(1,27?m2L/E). 5. 13. mai 2004. ??. p, He... Second Markov Readings 12. – 13. mai 2004 Dubna - Moskva. Nøytrinoscillasjoner. 2-?. ?. Atmosfæriske nøytrinoer. S.P. Mikheev. S.P. Mikheev INR RAS. Hva vil vi vite? 3. Opp/ned symmetri. e.
"Metoder for registrering av elementærpartikler" - Spor av elementærpartikler i tyktlags fotografisk emulsjon. Metoder for å observere og registrere elementærpartikler. Rommet mellom katoden og anoden er fylt med en spesiell blanding av gasser. R. Emulsjoner. Metode for tyktlags fotografiske emulsjoner. 20-årene L.V. Mysovsky, A.P. Zhdanov. Blitsen kan observeres og registreres.
"Antipartikler og antimaterie" - Det bør være like mange stjerner av hver type i verden," - Paul Dirac. Med tidens konstante ensrettethet er forholdet mellom materie og antimaterie og rom-tid annerledes, en "forenkling" av naturen. Positronet ble oppdaget i 1932 ved hjelp av et skykammer. Tilbakevisning av Diracs teori eller tilbakevisning av den absolutte symmetrien til materie og antimaterie.
"Metoder for å observere og registrere partikler" - Wilson Charles Thomson Fig. Rommet mellom katoden og anoden er fylt med en spesiell blanding av gasser. Stempel. Registrering av komplekse partikler er vanskelig. Katode. +. Wilson er en engelsk fysiker, medlem av Royal Society of London. Wilson kammer. Ved hjelp av en teller. Glassplate. Gassutslipp Geigerteller.
"Oppdagelse av protonet" - Funn spådd av Rutherford. Silina N. A., fysikklærer, Kommunal utdanningsinstitusjon Videregående skole nr. 2, Redkino landsby, Tver-regionen. bestemmer relativ atommasse kjemisk element. Masse og ladningsnummer for et atom. Antall nøytroner i kjernen er angitt. Oppdagelse av proton og nøytron. Isotoper. Hva er isotoper? Mot studiet av strukturen til kjernen.
"Fysikk av elementærpartikler" - I alle interaksjoner er baryonladningen bevart. Dermed består universet som omgir oss av 48 fundamentale partikler. Quarkstruktur av hadroner. Chadwick oppdager nøytronet. Antimaterie er et stoff som består av antinukleoner og positroner. Fermioner er partikler med halvt heltallsspinn (1/2 t, 3/2 t....) For eksempel: elektron, proton, nøytron.
Det er totalt 17 presentasjoner i temaet
Lysbilde 1
Eksperimentelle metoder for å studere partikler. Geigerteller Kommunal utdanningsinstitusjon “Secondary school No. 30 of the city of Belovo” Utført av: Valery Voronchikhin, Anton Makareikin Elever i klasse 9 “B” Leder: Popova I.A., fysikklærer Belovo 2010Lysbilde 2
Geigerteller Den utbredte bruken av Geiger-Müller-telleren forklares med dens høye følsomhet, evnen til å oppdage ulike typer stråling, og den komparative enkelheten og lave kostnadene ved installasjon. Telleren ble oppfunnet i 1908 av Geiger og forbedret av Müller. Følsomheten til måleren bestemmes av gassens sammensetning, volum og materialet (og tykkelsen) på veggene.
Lysbilde 3
Driftsprinsippet til enheten En geigerteller består av en metallsylinder, som er katoden, og en tynn ledning, anoden, strukket langs sin akse. Katoden og anoden er koblet til kilden gjennom motstand R høyspenning(200-1000 V), på grunn av hvilket et sterkt elektrisk felt oppstår i rommet mellom elektrodene. Begge elektrodene er plassert i et forseglet glassrør fylt med foreldet gass.
Lysbilde 4
Hvis spenning elektrisk felt er stor nok, får elektronene ved den gjennomsnittlige frie banen tilstrekkelig høy energi og ioniserer også gassatomer, og danner nye generasjoner av ioner og elektroner som kan delta i ionisering. Det dannes et elektron-ion-skred i røret som resulterer i en kortvarig og kraftig økning i strømmen i kretsen og spenningen i motstanden R. Denne spenningspulsen, som indikerer at en partikkel har kommet inn i telleren, registreres av en spesiell enhet.
Lysbilde 5
Geigertelleren brukes hovedsakelig til å registrere elektroner, men det finnes modeller som også egner seg til å registrere gammakvanter.
Les også...
- Pin-tolkning av drømmeboken Hvorfor drømmer du om pinner i munnen
- Oppgaver for barn å finne en ekstra gjenstand
- Befolkningen i USSR etter år: folketellinger og demografiske prosesser All-Union folketelling 1939
- Talemateriale for automatisering av lyden P i lydkombinasjoner -DR-, -TR- i stavelser, ord, setninger og vers
