Ukończył: Andrey Andreyenko

Homel 2015

Licznik Geigera-Mullera – wynaleziony w 1908 roku przez G. Geigera, udoskonalonego później przez W. Mullera, który wdrożył kilka odmian tego urządzenia. Zawiera ono komorę wypełnioną gazem, dlatego też urządzenie to nazywane jest także detektorami wypełnionymi gazem.

Zasada działania miernika Miernik jest gazem wyładowczym o dużej niejednorodności

pole elektryczne. Najczęściej stosuje się mierniki z współosiowo umieszczonymi elektrodami cylindrycznymi:

cylinder zewnętrzny jest katodą, a gwint o średnicy 0,1 mm naciągnięty na swojej osi jest anodą. Elektroda wewnętrzna, czyli zbiorcza (anoda), jest zamontowana na izolatorach. Elektroda ta jest zwykle wykonana z wolframu, który wytwarza mocny i jednolity drut o małej średnicy. Druga elektroda (katoda) zwykle stanowi część obudowy miernika. Jeśli ścianki rury są szklane, jej wewnętrzna powierzchnia pokryta jest warstwą przewodzącą (miedź, wolfram, nichrom itp.). Elektrody znajdują się w hermetycznie zamkniętym zbiorniku wypełnionym gazem (hel, argon itp.) pod ciśnieniem od kilku centymetrów do kilkudziesięciu centymetrów rtęci. Aby przenoszenie ładunków ujemnych w liczniku odbywało się za pomocą wolnych elektronów, gazy stosowane do wypełniania liczników muszą mieć odpowiednio niski współczynnik przylegania elektronów (z reguły są to gazy szlachetne). Aby zarejestrować cząstki o krótkim zasięgu (cząstki α, elektrony), w zbiorniku licznikowym wykonuje się okienko, przez które cząstki dostają się do objętości roboczej.

a - koniec, b - cylindryczny, c - igłowy, d - licznik płaszczowy, d - płasko-równoległy

Liczniki Geigera dzielą się na niesamogasnące i samogasnące

Zewnętrzny obwód tłumiący wyładowania.

W miernikach wypełnionych gazem jony dodatnie wędrują aż do katody i są w jej pobliżu neutralizowane, odrywając elektrony od metalu. Te dodatkowe elektrony mogą prowadzić do kolejnego wyładowania, jeśli nie zostaną podjęte kroki, aby temu zapobiec i ugasić. Wyładowanie w liczniku gaśnie poprzez włączenie miernika rezystancji do obwodu anodowego. W obecności takiej rezystancji wyładowanie w mierniku zatrzymuje się, gdy napięcie pomiędzy anodą a katodą spada w wyniku gromadzenia się elektronów na anodzie do wartości mniejszych niż niezbędne do podtrzymania wyładowania. Istotną wadą tego schematu jest niska rozdzielczość czasowa, rzędu 10-3 s lub więcej.

Liczniki samogasnące.

Obecnie liczniki niesamogasnące są rzadko stosowane, ponieważ opracowano dobre mierniki samogasnące. Oczywiście, aby zatrzymać wyładowanie w liczniku, należy wyeliminować przyczyny podtrzymujące wyładowanie po przejściu cząsteczki jonizującej przez objętość licznika. Są dwa takie powody. Jednym z nich jest promieniowanie ultrafioletowe powstające podczas procesu wyładowania. Fotony tego promieniowania odgrywają podwójną rolę w procesie wyładowania. Ich pozytywna rola w liczniku samogasnącym

Propagacja wyładowań wzdłuż przeciwwłókna; negatywną rolą jest wyrzucanie fotoelektronów z katody, co prowadzi do utrzymania wyładowania. Innym powodem pojawienia się elektronów wtórnych z katody jest neutralizacja jonów dodatnich na katodzie. W normalnie działającym liczniku wyładowanie należy przerwać przy pierwszej lawinie. Najpopularniejszą metodą szybkiego ugaszenia wyładowania jest dodanie kolejnego gazu zdolnego do ugaszenia wyładowania do głównego gazu wypełniającego licznik. Licznik z takim wypełnieniem nazywany jest samogasnącym.

• Komorę chmurową można nazwać „oknem” na mikroświat. Jest to hermetycznie zamknięte naczynie wypełnione parą wodną lub alkoholami o stanie bliskim nasycenia.

• Komora chmurowa odegrała ogromną rolę w badaniu struktury materii. Przez kilka dziesięcioleci pozostawało praktycznie jedynym narzędziem do wizualnego badania promieniowania jądrowego. W 1927 roku Wilson otrzymał za swój wynalazek Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki.

licznik Geigera

licznik Geigera(lub licznik Geigera-Mullera) to wypełniony gazem licznik naładowanych cząstek elementarnych, z którego sygnał elektryczny jest wzmacniany w wyniku wtórnej jonizacji objętości gazu licznika i nie zależy od energii pozostawionej przez cząstkę w tym tom. Wynaleziony w 1908 roku przez H. Geigera i E. Rutherforda, później udoskonalony przez Geigera i W. Mullera.

Aplikacja licznika

• Licznik Geigera służy głównie do rejestracji fotonów i kwantów y.

• Licznik rejestruje prawie wszystkie wpadające do niego elektrony.

• Rejestracja złożonych cząstek jest trudna.

Komora bąbelkowa

Komorę pęcherzykową wynalazł Donald Glaser (USA) w 1952 roku. Glaser otrzymał za swoje odkrycie Nagrodę Nobla w 1960 roku. Luis Walter Alvarez ulepszył komorę pęcherzykową Glasera, wykorzystując wodór jako przegrzaną ciecz. Alvarez jako pierwszy zastosował także do analizy setek tysięcy zdjęć uzyskanych podczas badań za pomocą aparatu bąbelkowego program komputerowy, co umożliwiło analizę danych z bardzo dużą szybkością.

• Komora pęcherzykowa wykorzystuje właściwość czystej przegrzanej cieczy do wrzenia (tworząc pęcherzyki pary) wzdłuż ścieżki naładowanej cząstki. Ciecz przegrzana to ciecz, która została podgrzana do temperatury wyższej od temperatury wrzenia w danych warunkach.

• Stan przegrzania osiąga się poprzez szybki (5-20 ms) spadek ciśnienia zewnętrznego. Na kilka milisekund kamera staje się czuła i jest w stanie wykryć naładowaną cząstkę. Po sfotografowaniu śladów ciśnienie wzrasta do poprzedniej wartości, pęcherzyki „zapadają się” i aparat jest ponownie gotowy do użycia

ABSTRAKCYJNY

" Licznik Geigera-Mullera"

Zasada działania

a) Licznik i obwód przełączający. Licznik Geigera-Mullera wraz z licznikiem scyntylacyjnym służy najczęściej do zliczania cząstek jonizujących, a przede wszystkim cząstek i elektronów wtórnych powstających pod wpływem promieni. Licznik ten składa się zwykle z cylindrycznej katody, wewnątrz której wzdłuż swojej geometrycznej osi naciągnięty jest cienki drut na izolatorach, służących jako anoda. Ciśnienie gazu wewnątrz rurki jest zwykle rzędu 1 Z10 bankomat.

Schemat ideowy włączenia licznika pokazano na ryc. Do miernika dochodzi napięcie U, która dla najczęściej używanych liczników sięga 1000 V; rezystancja jest połączona szeregowo z licznikiem R. Spadek napięcia, który powoduje R kiedy prąd przepływa przez miernik, można określić za pomocą odpowiedniego urządzenia pomiarowego. Najczęściej wykorzystuje się do tego celu wzmacniacz, do prostych eksperymentów można zastosować także elektrometr strunowy. Pojemność oznaczona linią przerywaną Z reprezentuje całkowitą pojemność obwodu połączonego równolegle z rezystancją R. Należy zwrócić uwagę na fakt, że na cylindrze zawsze występuje napięcie ujemne, ponieważ w przypadku nieprawidłowego podłączenia biegunów miernik może stać się bezużyteczny.

b) Mechanizm rozładowania. Działanie opisywanego obwodu zależy w dużym stopniu od wartości napięcia U. Przy bardzo niskich napięciach jony powstające w gazie pomiędzy katodą a anodą pod wpływem naładowanych cząstek przemieszczają się w kierunku elektrod tak wolno, że część z nich udaje się ponownie połączyć przed dotarciem do elektrody. Ale przy napięciu wyższym niż napięcie nasycenia U 5, wszystkie jony docierają do elektrod, a jeśli stała czasowa obwodu jest znacznie większa niż czas zbierania jonów, to na skutek rezystancji R, impuls napięcia występuje równy UA= = brak/S, która z czasem maleje, np

/>. Na tym obszarze rozciągającym się od U$ do napięcia Upkt, licznik działa jak zwykła komora jonizacyjna.

Pod presją ULiczba Pi natężenie pola w bezpośrednim sąsiedztwie anody staje się tak duże, że liczba jonów pierwotnych wytwarzanych przez cząstki jonizujące wzrasta w wyniku jonizacji uderzeniowej. Zamiast H elektrony pierwotne docierają do anody rocznie elektrony. Współczynnik wzmocnienia gazu A, wzrasta wraz ze wzrostem napięcia, w „obszarze proporcjonalnym” pomiędzy UPl I W górę1 nie zależy od jonizacji pierwotnej; zatem liczby impulsów napięcia, które powstają np. na rezystancji A pod wpływem silnie jonizującej cząstki b i jednej szybkiej cząstki b, będą odnosić się do siebie jako pierwotne jonizacje obu cząstek. Pod presją USY osiągać A= I, a na górnej granicy tego obszaru może osiągnąć wartość 1000 i więcej. Przy wyższym napięciu UR, osiągać A nie zależy już od jonizacji pierwotnej, dzięki czemu impulsy powstające od cząstek słabo i silnie jonizujących są coraz bardziej wyrównywane. Na Ugl– napięcie progowe, „licznik plateau” lub „obszar Geigera” – wszystkie impulsy mają prawie tę samą wielkość, niezależnie od jonizacji pierwotnej. Przy napięciach wyższych od niezbyt jasno określonego napięcia Ug2 , pojawia się duża liczba fałszywych impulsów, które ostatecznie zamieniają się w ciągłe wyładowanie.

PODZIAŁ STRONY--

Schemat ideowy włączenia licznika

Charakterystyka amplitudowa miernika w zależności od napięcia

Liczniki opisane poniżej działają w obszarze Geigera pomiędzy Ug1 I Ug2 .

Bardzo złożony proces wyładowania w obszarze płaskowyżu można opisać w przybliżeniu w następujący sposób. Elektrony powstające podczas jonizacji pierwotnej tworzą gęstą chmurę jonów w bezpośrednim sąsiedztwie anody w wyniku połączonego działania jonizacji uderzeniowej i fotojonizacji przez kwanty światła ultrafioletowego. Ze względu na dużą prędkość ruchu chmury pojawiły się w tej chmurze wolne elektrony za bardzo Krótki czas spadają na anodę, podczas gdy przy wzmocnieniu gazu wynoszącym 1000 wolniejsze jony dodatnie nadal nieznacznie oddalają się od swoich miejsc pochodzenia. Ponieważ dodatni ładunek kosmiczny powstaje bezpośrednio wokół drutu, natężenie pola wynosi 10 ~ 6 sek lub mniej maleje na tyle, że jonizacja uderzeniowa staje się niemożliwa i lawina elektronów natychmiast się kończy. Jednak podczas IO-4 sek Jony dodatnie przemieszczają się do katody i po zobojętnieniu zwykle tworzą tam elektrony wtórne. Te fotoelektrony przemieszczają się w kierunku anody i tam powodują nową lawinę; W rezultacie mogą wystąpić opóźnione wyładowania lub oscylacyjne wyładowania koronowe. Pojawienie się jonów o ładunkach ujemnych lub metastabilnych stanach atomowych może również powodować takie zakłócenia. Uważa się, że licznik cząstek naładowanych spełnia swoje zadanie tylko wtedy, gdy możliwe jest stłumienie tych wyładowań wtórnych. W tym drugim przypadku konieczne jest albo zmniejszenie napięcia na liczniku na odpowiednio długi czas po rozładowaniu, albo dobranie odpowiednich gazów do wypełnienia licznika.

c) Wygaszanie wyładowań. Napięcie na liczniku zmniejsza się za każdym razem, gdy zostanie wyzwolony o określoną wartość

Jeśli odporność na wycieki L wystarczająco duży, wówczas zakres jest równy pAe, rozpływa się tak wolno, że napięcie ponownie osiąga wartość progową wymaganą do wyzwolenia licznika dopiero po zniknięciu wszystkich jonów dodatnich; Dopiero po tym martwym czasie licznik można ponownie uznać za gotowy do zliczenia kolejnej cząstki. Z eksperymentów wiadomo, że np.

Liczniki samogasnące, które wytwarzają impulsy wyładowcze trwające zaledwie kilka dziesięciotysięcznych sekundy , uzyskiwany przez napełnienie liczników gazem wieloatomowym, takim jak metan, lub przez dodanie takiego gazu do gazu szlachetnego, jeśli ten ostatni jest wprowadzany do licznika. Gazy te najwyraźniej uzyskują energię z zakłócających jonów lub metastabilnych atomów gazu szlachetnego podczas dysocjacji; dlatego praktycznie nie pojawiają się żadne nowe elektrony i nie występują żadne zakłócające wyładowania wtórne. Ponieważ gaz gaszący ulega stopniowemu rozkładowi, głównie w wyniku dysocjacji, takie rurki zliczające stają się bezużyteczne po wyładowaniach IO7–IO9.

d) Charakterystyka licznika. Aby sprawdzić jakość licznika, znajdź ilość N impulsy napięcia powstające na rezystancji R przy stałym napromieniowaniu licznika w zależności od napięcia na liczniku U. W rezultacie uzyskuje się charakterystykę licznika w postaci krzywej pokazanej na ryc. Napięcie U", przy którym zaczynają być obserwowane pierwsze impulsy, zależy od napięcia progowego zastosowanego urządzenia pomiarowego, które w większości przypadków wynosi kilka dziesiątych wolta. Gdy tylko wysokość impulsu przekroczy wartość progową, zostanie on zliczony i przy dalszym wzroście napięcia N powinien pozostać stały w miarę dalszego wzrostu napięcia, aż do końca obszaru Geigera. To oczywiście nie działa idealnie; wręcz przeciwnie, w wyniku pojawienia się pojedynczych fałszywych wyładowań, plateau ma mniej lub bardziej wyraźny łagodny wzrost. W licznikach pracujących w obszarze proporcjonalnym możliwe jest uzyskanie prawie poziomego plateau charakterystyki.

Dobre liczniki mają następujące wymagania: płaskowyż powinien być tak długi i równy, jak to możliwe, tj. jeśli obszar pomiędzy Ug, I Ug2 powinno wynosić co najmniej 100 V, wówczas wzrost liczby impulsów nie powinien być większy niż kilka procent na każde 100 V napięcie; charakterystyka musi być niezmieniona przez długi czas i w wystarczającym zakresie, niezależnie od temperatury; Czułość na cząstki powinna wynosić praktycznie 100%, tj. Każda przeciwcząstka przechodząca przez wrażliwe przestrzenie musi zostać zarejestrowana. Pożądane jest, aby miernik miał niskie napięcie progowe i wytwarzał duże impulsy napięciowe. Poniżej szczegółowo omówimy, w jakim stopniu te właściwości licznika zależą od wypełniacza, rodzaju i kształtu elektrod oraz obwodu przełączającego licznika.

Kontynuacja
--PODZIAŁ STRONY--

B) Produkcja liczników

a) Postanowienia ogólne. Przy produkcji liczników wymagana jest duża staranność i czystość; na przykład małe drobinki kurzu, fragmenty elektrod lub niewielkie ilości obcych gazów, takich jak para wodna, mogą już spowodować, że miernik nie będzie nadawał się do użytku. Ale nawet gdy te wymagania są spełnione, nie każdy licznik kończy się sukcesem, dlatego w zależności od różnych okoliczności zliczanie cząstek może odbywać się z większym lub mniejszym błędem. Ważna rola Podczas produkcji miernika ważny jest brak kurzu i dokładne oczyszczenie elektrod. I szklana rurka do smaru I inne zanieczyszczenia i dobra technologia próżniowa. Aby rura miała długą żywotność, gaz wypełniający musi być zawsze czysty. W tym celu najlepiej zastosować rurki szklane z elektrodami topionymi, które lepiej można wyżarzić w próżni. Ponieważ czasami nie da się uniknąć połączeń klejowych, konieczne jest przynajmniej użycie kleju o niskim ciśnieniu pary I nieznaczna rozpuszczalność w gazach organicznych dodawanych do gazu wypełniającego w celu ugaszenia wyładowania.

Opisane poniżej liczniki przy odpowiednim napięciu mogą działać jako liczniki proporcjonalne, jeśli pomiędzy lampę zliczającą a urządzenie zliczające zostanie podłączony wzmacniacz liniowy o odpowiednio dużym wzmocnieniu.

b) Napełnianie gazem. 1) Ciśnienie gazu. Średnia jonizacja właściwa szybkich elektronów dla większości gazów wynosi około 20 do 100 par jonów na cm przebieg pod ciśnieniem atmosferycznym; jest odwrotnie proporcjonalna do ciśnienia. Aby taki elektron miał ścieżkę o długości około 2 cm prawdopodobnie utworzył co najmniej jedną parę jonów w liczniku I spowodowałoby w ten sposób sygnał w mierniku, wymagane jest minimalne ciśnienie wynoszące około 50 mm rt. Sztuka. Na tym poziomie najczęściej ustawia się górną granicę ciśnienia; przy wyższych ciśnieniach napięcie robocze na mierniku musiałoby być ustawione na zbyt wysokie.

2) Liczniki niesamogasnące. W licznikach niesamogasnących dobierając odpowiedni gaz do ich napełniania i odpowiednie parametry obwodu, można doprowadzić czas jałowy do wartości mniejszej niż 10-4 sek. Skutecznymi wypełniaczami są gazy szlachetne, które oczywiście nie muszą być wyłącznie czyste; Lepiej jest dodać do nich pewną ilość innego gazu, aby wyeliminować stany metastabilne atomów gazu szlachetnego, które pojawiają się po wyładowaniu.

Jonizacja właściwa helu jest bardzo mała, dlatego należy go stosować pod ciśnieniem co najmniej 200 mm rt. Sztuka.; hel można stosować do ciśnienia atmosferycznego; dlatego nadaje się do lad z bardzo cienkimi okienkami. Napięcie robocze nawet przy ciśnieniu atmosferycznym wynosi około 1100 V. Szczególnie odpowiednimi gazami są argon i neon, które mają wysoką jonizację właściwą i stosunkowo niskie napięcie robocze. Dodatek do 10% wodoru okazał się niezwykle skuteczny, a niewielka ilość par rtęci może wyeliminować stany metastabilne; należy jednak unikać dodawania tlenu ze względu na niebezpieczeństwo tworzenia się jonów ujemnych na katodzie. Jeśli jako wypełniacz stosuje się dwutlenek węgla, można uniknąć tworzenia się jonów ujemnych, dodając do niego CS2. Jony ujemne pojawiają się w powietrzu w dużych ilościach, dlatego nie nadaje się do napełniania liczników. Wszystkie gazy muszą być dokładnie wysuszone, ponieważ jony ujemne szczególnie łatwo tworzą się w parze wodnej. Należy również unikać oparów organicznych; mogą one wystąpić np. podczas stosowania kleju.

Jako gaz wypełniający w proporcji proporcjonalnej stosuje się argon z dodatkiem kilkuprocentowego CO2, a w szczególności czystego metanu, który pod ciśnieniem atmosferycznym powoli i w sposób ciągły przepływa ze stalowej butli przez zawór redukcyjny do odizolowanej od powietrza rurki metrowej metrów.

3) Liczniki samogasnące. W przypadku liczników samogasnących czas martwy wynosi zwykle kilka dziesięciotysięcznych sekundy. Aby wyprodukować wysokiej jakości liczniki samogasnące, konieczne jest, aby zarówno wypełniacz, jak i gaz gaszący były bardzo czyste, ponieważ nawet drobne zanieczyszczenia mogą zakłócić proces hartowania.

Najczęściej stosowanym wypełniaczem jest mieszanina argonu i 5–10% alkohol etylowy przy całkowitym ciśnieniu około 100 mm rt. Sztuka. Im wyższa zawartość alkoholu, tym mniej gładki jest plateau miernika. Ślady pary wodnej lub powietrza, a także niewielkie zanieczyszczenie azotem prowadzą do degradacji płaskowyżu. W obecności oparów alkoholu, w wyniku ich dysocjacji pod wpływem wyładowań, plateau liczników z czasem ulega pogorszeniu, a napięcie robocze wzrasta. Dobre liczniki V w rurkach ze szkła topionego po rozładowaniu IO8–10" ulegają uszkodzeniu i należy je ponownie napełnić. Jeszcze mniej stabilne są liczniki wykonane przy użyciu kleju organicznego. Ponieważ takich liczników nie można kalcynować, pozostawiając je na pompie próżniowej, wyładowanie przepływa przez nie przez 1 –2 dni; początkowo wypełnia się je wyłącznie oparami alkoholu, tak aby powierzchnia kleju nasycała się alkoholem. Dopiero w kolejnych dniach są one faktycznie wypełniane gazem.

Oprócz alkoholu jako zanieczyszczenie gaszące można również zastosować wiele innych organicznych gazów lub oparów, na przykład metyloal 2), eter mrówkowo-etylowy, metan, ksylen, czterochlorek węgla, eter siarkowy, etylen itp. Żywotność liczników, w zależności od właściwości oparów zawartych w wypełniaczu, waha się od 10" do zrzutów IO9. Metan może być również stosowany jako niezależny wypełniacz licznika.

Przy średnicy drutu anodowego wynoszącej 0,1 ciśnienie gazu wynosi od 50 do 120 mm rt. Sztuka. napięcie progowe mieści się w zakresie od 800 do 12U0 V, jeżeli licznik wykorzystuje opary substancji organicznych jako środki wygaszające.

Spośród gazów dwuatomowych jako dodatek gaszący do gazów szlachetnych można stosować wyłącznie halogeny; dodatek ten powinien wynosić tylko kilka tysięcznych, ponieważ w przeciwnym razie utworzą się jony ujemne, zakłócając proces hartowania. Ponieważ cząsteczki halogenu nie ulegają rozkładowi, żywotność licznika nie jest pod tym względem ograniczona. Według Libzona i Friedmana neon szczególnie nadaje się do napełniania liczników, który dodaje się do mieszaniny czterech części argonu z jedną częścią chloru w ilości 0,1–1%. Przy całkowitym ciśnieniu od 200 do 500 mm rt. Sztuka. Napięcie robocze waha się od 250 do 600 V. Argon z dodatkiem kilku tysięcznych bromu lub neop z chlorem również daje niskie napięcie progowe; jednakże plateau w tym przypadku jest mniej dobre.

Kontynuacja
--PODZIAŁ STRONY--

c) Katody. Miedź jest najbardziej odpowiednim materiałem na katody; ponadto można zastosować grafit, srebro, złoto i platynę; Stosowane są zwłaszcza w ladach szklanych w postaci cienkich powłok. Można również zastosować stal nierdzewną i mosiądz. Rury metalowe są dobrze wypolerowane wewnątrz i dokładnie oczyszczone alkoholem lub acetonem przed montażem. Metale toczone na tokarce lub szlifowane natychmiast po obróbce wykazują spontaniczną emisję elektronów, która stopniowo zanika. Dlatego też zaleca się rozgrzać katody obrobione mechanicznie przed montażem miernika lub pozostawić je na powietrzu na 24 godziny.

Do niezawodnego czyszczenia katod miedzianych, zwłaszcza w licznikach niesamohartujących, stosuje się mieszaninę równych części 50% kwasu azotowego i 90% kwasu siarkowego, którą rozcieńcza się 5–10 częściami wody. Po obróbce tą kompozycją katodę przemywa się 5–10 razy wodą, a na koniec wodą destylowaną; następnie ogrzewaj rurę przez około 2 godziny w wysokiej próżni w temperaturze 350–400 ° C. Jeśli wypełniacz zawiera domieszkę wodoru, wówczas katody miedziane są redukowane w wodorze; jeżeli tlen jest stałym składnikiem wypełniacza, to oczyszczone katody po intensywnym nagrzaniu w powietrzu lub tlenie pokrywają się cienką warstwą tlenku. Zaleca się także podgrzewanie go w atmosferze tlenku azotu do czasu, aż utworzy się film o kolorze ciemnofioletowym.

Niektóre metale, takie jak aluminium i ołów, są czasami trudne w użyciu jako materiały katodowe. Ale jeśli mimo to nadal trzeba ich używać, wówczas wnętrze rurki pokrywa się aquadagiem lub cienką warstwą miedzi, osadzając ją przez odparowanie w próżni. Jeżeli konieczne jest wlutowanie mosiężnych wtyczek do rurki aluminiowej, wówczas końce rurki są pokryte miedzią.

Optymalną czułość licznika do badania igieł rentgenowskich uzyskuje się, dostosowując grubość ścianki katody w przybliżeniu do długości drogi elektronów wtórnych w danym materiale. Czułość licznika na promieniowanie, tj. proporcja kwantów zliczonych przez licznik do wszystkich kwantów wchodzących do licznika zależy od materiału katod i energii promieniowania. Czułość katod aluminiowych zmniejsza się z 2% przy energii 10 ki do około 0,05% przy energii 100 ki a następnie ponownie wzrasta o 1,5% przy 2,6 Aiae. Czułość mierników miedzianych lub mosiężnych przy 10 kab i 2,6 MAW w przybliżeniu taki sam; jego minimum mieści się w przedziale od 200 do 300 ki i wynosi około 0,1%. Katody wykonane z metali ciężkich, takich jak ołów lub złoto, mają czułość, która maleje nierównomiernie od 3–4% przy 10 ki do około 0,8% przy 600 Kee, a następnie ponownie wzrasta do 2% przy poziomie 2,6 Anody Mav. Najlepiej stosować drut wolframowy o tej samej średnicy na całej długości co anody. Z powodzeniem można stosować także druty wykonane z innych metali, takich jak kovar, stal nierdzewna czy zwykła stal. Ponieważ napięcie robocze rośnie wraz ze wzrostem średnicy drutu, konieczne jest użycie najcieńszego możliwego drutu: dolna granica średnicy wynosi około 0,08 mm; o średnicy większej niż 0,3 mm, nie ma już dobrego plateau.

Aby wtopić drut w szklaną ściankę licznika lub w szklany izolator, należy do obu końców drutu przyspawać odpowiednie odcinki drutu o grubości 0,5–1 metodą zgrzewania punktowego mm do wtapiania w szkło. Przed montażem w liczniku przewód należy dokładnie oczyścić; W żadnym wypadku nie należy dotykać drutu palcami. Lepiej wszystko kalcynować w wysokiej próżni lub w atmosferze wodoru. Jeżeli konstrukcja licznika jest taka, że ​​oba końce drutu wystają na zewnątrz, wówczas drut kalcynuje się bezpośrednio przed napełnieniem gazomierza. Aby uzyskać określoną długość efektywną anody, oba końce drutu są zamknięte w cienkich szklanych kapilarach lub w metalowych kołkach lekko wystających do wnętrza katody; długość drutu można ograniczyć za pomocą stopionych koralików szklanych lub prętów szklanych.

W licznikach proporcjonalnych, aby zapobiec niewielkim wyładowaniom w kierunku anody wzdłuż powierzchni izolatora, zaleca się otoczenie wejścia anody pierścieniem ochronnym, którego potencjał jest stały i w przybliżeniu równy potencjałowi anody.

Licznik szklany

e) Kształt metrów. Poniżej znajdują się instrukcje samodzielnego tworzenia liczników.

1) Wymiary. Liczniki mogą mieć bardzo różny kształt i rozmiar, co tłumaczy się dużą różnorodnością ich zastosowań. W większości przypadków stosuje się mierniki o średnicy katody od 5 do 25. mm oraz druty anodowe o długościach od 2 do 20 Cjh; Podczas badania na przykład promieni kosmicznych stosuje się znacznie dłuższe liczniki. Ogólnie rzecz biorąc, długość licznika powinna być wielokrotnie większa niż jego średnica. Ponieważ czas martwy licznika rośnie w przybliżeniu proporcjonalnie do kwadratu średnicy katody, lepiej jest zastosować kilka liczników o małej średnicy połączonych równolegle zamiast jednego licznika o dużej średnicy; na przykład zamiast licznika jednometrowego o średnicy 3 cm możesz użyć kompleksu siedmiu liczników, każdy o średnicy 1 cm, które są stopione w jedną szklaną rurkę i mają wspólne wypełnienie gazowe. W bardzo długich licznikach samogasnących krótszy czas jałowy można uzyskać, jeśli drut anodowy zostanie podzielony na kilka części poprzez stopienie małych kulek szklanych o średnicy około 0,5 mm.

Wejście do licznika metalowego z lutowaną metalową wtyczką, szklanym izolatorem i metalową podstawą.

Licznik cieczy

2) Lady szklane. Najprostszy licznik szklany pokazano na ryc. Katoda to cienkościenna rurka metalowa lub węglowa wtopiona w szklaną rurkę, której końce są dobrze zaokrąglone lub lekko zakrzywione na zewnątrz; Można również osadzić cienką warstwę metalu na wewnętrznych ściankach szklanej rurki, stosując odparowanie próżniowe lub osadzanie chemiczne. W szczególności nadają się do tego celu również cienkie warstwy grafitu, które uzyskuje się przez nałożenie warstwy aquadagu. Przed nałożeniem warstw metalu lub grafitu należy bardzo dokładnie oczyścić rurkę szklaną roztworem dwuchromianu potasu w kwasie siarkowym lub innym podobnym środkiem czyszczącym, gdyż konieczne jest dobre przyleganie warstwy do szkła; w przeciwnym razie, jeśli małe folie oddzielą się od warstwy, licznik szybko stanie się bezużyteczny. Połączenie z katodą wykonane jest w postaci cienkiego drutu wtopionego w szklaną rurkę. Do miękkiej rurki ze szkła sodowego o grubości ścianki mniejszej niż 0,8 mm warstwę grafitu można nałożyć na zewnątrz szklanej rurki: przewodność cienkich warstw szkła jest wystarczająca, aby umożliwić przepływ prądu przez ścianę.

Lada z cienkim spodem z miki

Ponieważ większość katod już pod wpływem światła widzialnego emituje niewielką ilość fotoelektronów napędzających licznik, konieczne jest staranne zabezpieczenie liczników ekranami przed działaniem promieni świetlnych podczas pomiarów. Szklane pokrywy najlepiej pokrywać światłoodpornym, dobrze izolującym lakierem lub cerezyną, do której dodaje się nieprzezroczysty barwnik rozpuszczalny w tłuszczach. .

Kontynuacja
--PODZIAŁ STRONY--

3) Liczniki metalowe. Najprościej jest zrobić miernik z metalowej rurki, której oba końce zamyka się dobrze dopasowanymi izolatorami sklejonymi piceiną lub, jeśli się sprawdzą, wysoka temperatura, araldyt. W izolatorach pośrodku montuje się mosiężne kołki nawiercone na długości o grubości od 3 do 4 mm mm z dobrze zaokrąglonymi krawędziami, kilka wystających mm wewnątrz rurki. Drut anodowy przeciąga się przez otwory w kołkach i lutuje na ich zewnętrznych końcach. Dodatkowo w jednym z izolatorów zainstalowana jest cienka szklana rurka służąca do pompowania i napełniania licznika. Ebonit łatwo uwalnia gaz, co szybko czyni miernik bezużytecznym; dlatego takie izolatory powinny być stosowane wyłącznie w te przypadkach, gdy żywotność licznika nie jest istotna. Lepiej jest używać pleksi, Trollitulu i podobnych materiałów; jednakże bardziej odpowiednimi materiałami na izolatory są materiały szklane lub ceramiczne, takie jak porcelana, steatyt itp. W przypadku izolatorów szklanych można uniknąć stosowania kleju, stosując rurki szklane z wtopionymi w nie rurkami metalowymi. Te szklane rurki można przylutować z metalowymi końcówkami do mosiężnych zatyczek, które kończą metalowy licznik. Drut anodowy jest topiony w taki sam sposób, jak w rurkach szklanych. Na ryc. Dodatkowo do miernika dołączona jest metalowa podstawa z wtyczką do podłączenia ekranowanego kabla prowadzącego do wzmacniacza. Izolatory ceramiczne można pokryć miedzią na krawędziach i przylutować do metalowych katod.

4) Cienkościenne liczniki cząstek. Ze względu na niewielką zdolność penetracji cząstek ich badania wymagają bardzo cienkościennych liczników. b-cząstki o energii 0,7 MAWjuż nie kopnięty przez szybę Lub grubość aluminium 1 mmLub przez miedź gruby 0,3 mm. Ze średnicą rury z 10 zanim 15 mmwięcej szklane blaty można wypompować I aluminium , jeśli ściana ma bardzo jednolitą grubość. Cienkie rury aluminiowe najlepiej wykonywać z duraluminium, natomiast grube kołnierze można wzmocnić na końcach rury, aby zwiększyć stabilność. Jeżeli wypełniacz gazowy zawiera halogeny, zaleca się włożenie spirali z drutu ze stali nierdzewnej prawie blisko jej ścianek jako katody do cienkościennej szklanej rurki; spirala musi mieć skok równy kilku mm, i składają się z trzech równoległych przewodów.

Miernik do badania cieczy pokazano na ryc. Cienkościenna szklana rurka jest wtopiona w zewnętrzną szklaną rurkę licznika, dzięki czemu ciecz może zostać wprowadzona do wąskiej przestrzeni między rurkami. W takim przypadku ciecz powinna wypełnić tę przestrzeń aż do górnego końca rurki licznika . Aby zwiększyć efektywność zliczania elektronów niskoenergetycznych, konieczne jest zastosowanie w rurce licznika bardzo cienkiego okienka, np. z arkusza miki, jak pokazano na rys. Folię mikową nakłada się na podgrzany kołnierz, równomiernie nasmarowuje klejem, montuje na końcu rurki miernika i dociska gorącym metalowym pierścieniem, również smarowanym klejem. Okno mikowe o średnicy od 20 do 25 mm stabilny do grubości około 2 do 3 mg/cm2 , te. zaokrąglone 0,01 mm. Grubość drutu 0,2 mm jest zamocowany w liczniku tylko na jednym końcu; bezpośrednio za oknem kończy się szklaną listwą o średnicy 1–2 mm.

Szybę można wykonać o grubości od 10 do 15 mg\cmG. W tym celu szklaną rurkę podgrzewa się od stopionego końca na długości 1–2 cm aż do prawie całkowitego zmięknięcia; następnie jego stopiony koniec nagrzewa się bardzo mocno i tak szybko, jak to możliwe, wciągane jest powietrze do rurki, tak aby przybrała kształt pokazany na rys. Wewnętrzna część rury jest połączona ze ścianą zewnętrzną; następnie rurka odrywa się mniej więcej w miejscu pokazanym na rysunku linią przerywaną, a krawędź rurki topi się.

Wykonanie cienkiego szklanego okna

B) Wzmacniacze do mierników

a) Obwód wejściowy. Rejestracja i zliczenie liczby impulsów napięcia pojawiających się na rezystancji R licznik opracowano wiele schematów, z których tylko niektóre z najprostszych zostaną tutaj opisane.

W licznikach samogaszących impulsy podawane są do obwodu pomiarowego bezpośrednio lub poprzez przedwzmacniacz, który w najprostszym przypadku składa się z jednej pentody lub dwóch triod ze sprzężeniem rezystancyjno-pojemnościowym pomiędzy stopniami. Impulsy wchodzące do obwodu są przekształcane w impulsy o jednakowej wielkości i kształcie. W tym celu można zastosować np. tyratron w obwodzie wyzwalającym, w którym znajduje się kondensator północny zachód rozładowuje się przez tyratron, gdy tylko napięcie sieciowe pod wpływem dodatnich impulsów przekroczy napięcie blokujące. Ujemne napięcie blokujące wynosi zwykle około 5% napięcia anodowego; Aby zapewnić niezawodne hartowanie, napięcie sieciowe jest ustawiane 5–10 razy niżej niż napięcie odcięcia tyratronu. Tyratrony wypełnione helem mają czas reakcji około 10 ~ 5 sekunda, a te wypełnione argonem zajmują nieco więcej czasu.

Kontynuacja
--PODZIAŁ STRONY--

Tyratrony są bardzo drogie, dlatego w większości przypadków, zwłaszcza gdy wymagana jest wysoka rozdzielczość, stosuje się wyzwalacze na lampach próżniowych. Przykład tego

urządzenie pokazano na rys. Obie triody mają wspólną rezystancję w obwodzie katodowym; w stanie ustalonym prąd przepływa przez pierwszą triodę , podczas gdy druga trioda jest zablokowana ujemnym napięciem siatki w stosunku do katody. Ujemny impuls z licznika, wzmocniony przez pierwszą triodę, jest przykładany z dodatnią polaryzacją do siatki drugiej triody i odblokowuje lampę. Pierwsza trioda na skutek sprzężenia katodowego zostaje zablokowana i pozostaje w tym stanie do czasu, aż dodatni ładunek na pojemności w obwodzie drugiej siatki przepłynie przez rezystancję upływu, w wyniku czego obwód powróci do stanu stabilnego. Dzieje się tak dla każdego zliczonego impulsu, którego wartość przekracza wartość progową o około 1 V; na anodzie drugiej triody znajduje się ujemny prostokątny impuls o wartości 50vi o czasie trwania 100 µsek służy do sterowania obwodem konwersji. Jako lampy wzmacniające w tym obwodzie najlepiej zastosować podwójne triody typu 6SN71, można jednak oczywiście zastosować odpowiednie pojedyncze triody;

Podobny obwód, który jednocześnie pełni funkcję obwodu tłumiącego, pokazano na ryc. Tutaj, w stanie ustalonym, prąd przepływa przez drugą lampę, podczas gdy pierwsza lampa jest zamknięta.

Obwód multiwibratora wejściowego

Impuls z licznika poprzez kondensatory o pojemności 0,001 ICF i 27 pf dociera do siatki drugiej lampy i powoduje „przewrócenie”, w wyniku czego na anodzie pierwszej lampy pojawia się ujemny prostokątny impuls o napięciu około 270 V, który jest dostarczany jako impuls gaszący do żarnika licznika przez kondensator sprzęgający , w wyniku czego jego napięcie spada do zera. Czas trwania impulsów prostokątnych można regulować w zakresie 150–430 µsek zastosowanie zmiennej rezystancji 5 Mama. Ujemny impuls do sterowania kolejnym obwodem przetwarzającym jest usuwany z dzielnika napięcia w obwodzie anodowym pierwszej lampy, natomiast dodatni impuls z dzielnika napięcia drugiej lampy służy do sterowania licznikiem mechanicznym.

Obwód wejściowy jako obwód gaszący

Według F. Droste’a na schemacie pokazanym na ryc. można również wykonać obwód tłumiący, jeśli katody miernika nie są uziemione, ale połączone z anodą lampy wejściowej; w ten sposób uzyskuje się impuls tłumiący o wartości co najmniej 200 V.

b) Obwody konwersyjne i liczniki mechaniczne. Do zliczania impulsów służą konwencjonalne liczniki elektromechaniczne. Aby jednak dopasować rezystancję cewki licznika do rezystancji wyjściowej końcowej lampy wzmacniacza, należy zwiększyć liczbę zwojów cewki tak, aby jej rezystancja wynosiła kilka tysięcy om Najłatwiej w tym celu zastosować miernik telefoniczny, w którym cewkę o stosunkowo małej liczbie zwojów zastąpiono cewką o liczbie zwojów od 5000 do 10 000 licznika wraz z kondensatorami o pojemności od 0,01 do 0,1, jest zawarty w obwodzie anodowym tyratronu lub lampy wyjściowej, której moc jest wystarczająca do obsługi licznika. Dodatni impuls z dzielnika napięcia w poprzednim obwodzie jest podawany do tyratronu, natomiast końcowa trioda lub heptoda może być również sterowana impulsem ujemnym, jeśli prąd spoczynkowy tych lamp zostanie dobrany w taki sposób, że twornik miernika będzie przyciągany w stanie spoczynku i uwalniany w momencie pojawienia się tętna.

Ze względu na stosunkowo dużą bezwładność liczników mechanicznych, znaczne błędy w obliczeniach występują nawet przy prędkościach zliczania około 100 impulsów na minutę.

Liczniki mechaniczne o małej bezwładności można wyprodukować jedynie dużym kosztem. O wiele łatwiej jest uzyskać wiarygodne wyniki, jeśli przed licznikiem umieścisz obwód przetwarzający, który przesyła do licznika mechanicznego, powiedzmy, tylko co drugi impuls. Jeśli włączysz to szeregowo H takich obwodów, wówczas do licznika mechanicznego dotrze tylko co 2n impulsów. Na ryc. Podano dwa powszechnie stosowane schematy konwersji. Układ wykorzystujący zasadę symetrycznego multiwibratora, w przeciwieństwie do obwodów asymetrycznych pokazanych na ryc. dwa stany stabilne, w których w zależności od okoliczności jedna lampa jest zamknięta, a druga przewodzi prąd. W obwodzie znajdują się podwójne diody, które odcinają dodatnie impulsy. Ich katody znajdują się na potencjale anod lamp wyzwalających, dlatego żarnik nagrzanych katod tych diod musi być zasilany z osobnego źródła. Impuls ujemny jest przykładany do anody tylko triody bramkowanej. Potencjał anody drugiej triody jest znacznie niższy niż potencjał katody diody i przechodzi przez kondensator izolujący do siatki odblokowanej triody . Trioda ta zostaje wyłączona, a obwód przechodzi w drugi stan stabilny, w którym pozostaje do momentu nadejścia kolejnego impulsu zliczającego. Kilka takich wyzwalaczy jest połączonych szeregowo, jak pokazano na rysunku. Ustawienie zera układu przeliczającego odbywa się poprzez złamanie na krótki czas klawisza oznaczonego na schemacie słowem „zero”. Zatem przed rozpoczęciem zliczania zapalają się drugie lampki wyzwalające. Na neonach G.L., podłączony do anod pierwszych lamp wyzwalających, nie ma napięcia. Przy pierwszym impulsie prąd przepływa przez pierwszą lampę pierwszego wyzwalacza, zapala się neonówka „1”, ale dodatni impuls powstający na drugiej anodzie nie jest przekazywany do drugiego wyzwalacza. Po drugim impulsie pierwszy wyzwalacz powraca do stanu początkowego, gaśnie neonówka „1”, ujemny impuls na drugiej anodzie powoduje przełączenie drugiego wyzwalacza i zapala się neonówka „2”.

Przypiszmy cyfry 1, 2, 4, 8, 16 itd. neonom kolejnych wyzwalaczy. Wtedy całkowita liczba impulsów otrzymanych na wejściu obwodu zliczającego ogniwa, którego ostatnie ogniwo steruje licznikiem mechanicznym poprzez lampę końcową, będzie równa odczytowi tego licznika pomnożonemu przez 2” plus liczba pokazana przez płonące neony. Na przykład, jeśli świeci się pierwsza, czwarta i piąta lampka, musisz dodać liczbę 25.

Schemat konwersji

Proste dziesięciodniowe układy liczące można również złożyć z dostępnych na rynku specjalnych lamp liczących, takich jak ElT1dekatron, trachotron lub EZh10.

c) Wskaźnik wartości średniej. Można uzyskać odczyt proporcjonalny do średniej zliczonej liczby impulsów na jednostkę czasu, jeśli na przykład zmierzysz średni prąd anodowy tyratronu w obwodzie pokazanym na ryc. Bezwładność urządzenia niezbędną do zmniejszenia wahań prądu związanych ze statystycznym rozkładem impulsów można uzyskać, jeśli galwanometr o rezystancji połączonej szeregowo kilku kom obejście z dużym kondensatorem o najwyższej możliwej rezystancji izolacji. To urządzenie jest skalibrowane w imp\min porównując jego odczyty z odczytami obwodu konwersji. Ponadto zapewniono szereg kondensatorów CS, C4 i rezystancje RS o różnych rozmiarach, które można dowolnie włączać za pomocą przełącznika. W ten sposób możesz zmienić obszar

Kontynuacja
--PODZIAŁ STRONY--

pomiarów w szerokim zakresie. Jeżeli zamiast tyratronu zostanie zastosowana konwencjonalna lampa wyjściowa, wówczas prąd spoczynkowy anody przepływający przez galwanometr musi zostać skompensowany. Inne schematy zliczania średniej liczby impulsów na minutę można znaleźć w literaturze.

d) Stabilizacja napięcia. Aby pomiary były dokładne, napięcie na mierniku musi być utrzymywane na możliwie stałym poziomie. Odbywa się to na przykład poprzez stabilizację szeregu małych lamp wyładowczych połączonych szeregowo, zużywających niewielki prąd. Wzmacniacz licznikowy często działa zadowalająco także przy niestabilizowanym napięciu; jednak lepiej jest ustabilizować jego napięcie anodowe.

D) Błędy statystyczne i ich korekta

a) Błędy statystyczne. Jeśli przez pewien czas jest to obliczane N impulsów, to średni błąd statystyczny tego wyniku wynosi ±Х ~N. Ze względu na obecność w środowisko promieni kosmicznych i radioaktywności, każdy licznik, nawet przy braku źródła promieniowania, daje małe tło . Tło to można znacznie zmniejszyć, osłaniając licznik ze wszystkich stron warstwą ołowiu lub żelaza o grubości kilku centymetrów. Dla każdego pomiaru należy wcześniej określić tło. Jeśli w tym samym czasie w obecności źródła promieniowania jest to obliczane N impulsy i bez niego N impulsy, to efekt promieniowania jest N– N impulsów, a średni błąd statystyczny tej wartości wynosi

b) Korekta dla ograniczonej rozdzielczości. Jeżeli najbardziej bezwładny element urządzenia zliczającego ma czas rozdzielczości H sekund, a średnia szybkość zliczania wynosi N„ imp/s, to prawdziwy średni współczynnik zliczania

Dlatego na przykład o wartości średniej N" = = 100 imp/sek i czas rozdzielczościf = 10~s sek błąd w obliczeniach wynosi 10% całkowitej liczby impulsów.

"Neutrino" - W górę ?L=do 13000 km?. P(?e?e) = 1 – sin22?sin2(1,27?m2L/E). 5. 13 maja 2004. ??. p, On... Drugie Czytania Markowa 12 – 13 maja 2004 Dubna – Moskwa. Oscylacje neutrin. 2-?. ?. Neutrina atmosferyczne. S.P. Micheev. SP Micheev INR RAS. Co chcemy wiedzieć? 3. Symetria góra/dół. ?mi.

„Metody rejestracji cząstek elementarnych” - Ślady cząstek elementarnych w grubowarstwowej emulsji fotograficznej. Metody obserwacji i rejestracji cząstek elementarnych. Przestrzeń pomiędzy katodą i anodą wypełniona jest specjalną mieszaniną gazów. R. Emulsje. Metoda fotoemulsji grubowarstwowych. lata 20 L.V. Mysovsky, A.P. Żdanow. Błysk można obserwować i rejestrować.

„Antycząstki i antymateria” – Na świecie powinna być taka sama liczba gwiazd każdego rodzaju” – Paul Dirac. Przy stałej jednokierunkowości czasu, związek materii i antymaterii z czasoprzestrzenią jest inny, co stanowi „uproszczenie” Natury. Pozyton odkryto w 1932 roku za pomocą komory chmurowej. Odrzucenie teorii Diraca lub odrzucenie absolutnej symetrii materii i antymaterii.

„Metody obserwacji i rejestracji cząstek” – Wilson Charles Thomson Ryc. Przestrzeń pomiędzy katodą i anodą wypełniona jest specjalną mieszaniną gazów. Tłok. Rejestracja złożonych cząstek jest trudna. Katoda. +. Wilson jest angielskim fizykiem, członkiem Royal Society of London. Komora Wilsona. Korzystanie z licznika. Szklany talerz. Licznik Geigera wyładowania gazowego.

„Odkrycie protonu” – odkrycia przewidywane przez Rutherforda. Silina N. A., nauczycielka fizyki, Miejskie Zakłady Oświatowe Liceum nr 2, wieś Redkino, obwód twerski. określa względną masę atomową pierwiastek chemiczny. Masa i liczba ładunków atomu. Wskazana jest liczba neutronów w jądrze. Odkrycie protonu i neutronu. Izotopy. Co to są izotopy? W stronę badania budowy jądra.

„Fizyka cząstek elementarnych” – we wszystkich oddziaływaniach ładunek barionowy jest zachowany. Zatem otaczający nas Wszechświat składa się z 48 cząstki podstawowe. Kwarkowa struktura hadronów. Chadwick odkrywa neutron. Antymateria to substancja składająca się z antynukleonów i pozytonów. Fermiony to cząstki o spinie półcałkowitym (1/2 h, 3/2 h....) Na przykład: elektron, proton, neutron.

W sumie dostępnych jest 17 prezentacji na ten temat

Slajd 1

Slajd 2

Slajd 3

Slajd 4

Slajd 5