Презентація з фізики по темі: "Експериментальні методи дослідження частинок". Презентація з фізики на тему: "Експериментальні методи дослідження частинок" Лічильник гейгера принцип роботи презентація
Виконав: Андрійенко Андрій
Гомель 2015
Лічильник Гейгера-Мюллера - винайдено в 1908 р. Г . Гейгером, пізніше вдосконалений і В. Мюллером, який реалізував кілька різновидів приладу. Він містить камеру, наповнену газом, тому цей прилад ще називають газонаповненим детекторам.
Принцип роботи лічильника Лічильник є газорозрядним об'ємом з сильно неоднорідним
електричне поле. Найчастіше застосовуються лічильники з коаксіально розташованими циліндричними електродами:
зовнішній циліндр - катод і нитка діаметром 0,1 мм, натягнута на осі - анод. Внутрішній або збираючий електрод (анод) укріплений на ізоляторах. Цей електрод зазвичай виготовляють з вольфраму, що дозволяє отримати міцний і однорідний дріт малого діаметра. Інший електрод (катод) зазвичай становить частина оболонки лічильника. Якщо стінки трубки скляні, її внутрішню поверхню покривають шаром, що проводить (мідь, вольфрам, ніхром і т. д.). Електроди розташовуються в герметично замкнутому резервуарі, наповненому будь-яким газом (гелій, аргон та ін.) до тиску від кількох сантиметрів до десятків сантиметрів ртутного стовпа. Для того, щоб перенесення негативних зарядів у лічильнику здійснювалося вільними електронами, гази, що використовуються для наповнення лічильників, повинні мати досить малий коефіцієнт прилипання електронів (як правило, це благородні гази). Для реєстрації частинок, що мають малий пробіг (α-частки, електрони), в резервуарі лічильника робиться вікно, через яке частинки потрапляють у робочий об'єм.
а - торцевий, б - циліндричний, в - голчастий, г - лічильник із сорочкою, д - плоскопаралельний
Лічильники Гейгера поділяються на несамогасні та самогасячі
Зовнішня схема гасіння розряду.
У газонаповнених лічильниках позитивні іони проходять весь шлях до катода і нейтралізуються поблизу нього, вириваючи електрони з металу. Ці додаткові електрони можуть призвести до наступного розряду, якщо не вжити заходів для його попередження та гасіння. До гасіння розряду в лічильнику призводить включення в ланцюг анода лічильника опору. За наявності такого опору розряд у лічильнику припиняється, коли напруга між анодом і катодом знижується через збирання електронів на аноді до величин, менших тих, які необхідні підтримки розряду. Істотним недоліком такої схеми є низька тимчасова роздільна здатність, порядку 10-3 с і більше.
Лічильники, що самогасяться.
В даний час лічильники, що несамагаються, застосовуються рідко, так як розроблені хороші лічильники, що самогасяться. Очевидно, щоб припинити розряд у лічильнику, необхідно усунути причини, які підтримують розряд після проходження іонізуючої частки через об'єм лічильника. Таких причин дві. Одна з них - ультрафіолетове випромінювання, що виникає у процесі розряду. Фотони цього випромінювання грають подвійну роль процесі розряду. Їх позитивна роль у лічильнику, що самогаситься.
Поширення розряду вздовж нитки лічильника, негативна роль - виривання фотоелектронів із катода, що веде до підтримки розряду. Іншою причиною виникнення вторинних електронів з катода є нейтралізація на катоді позитивних іонів. У нормально працює лічильник розряд повинен обриватися на першій лавині. Найбільш поширений спосіб швидкого гасіння розряду полягає в додаванні до основного газу, що наповнює лічильник іншого газу, здатного гасити розряд. Лічильник з таким наповненням називається самогасним.
Камеру Вільсона можна назвати вікном у мікросвіт. Вона є герметично закритою посудиною, заповненою парами води або спиртами близькими до насичення.
Камера Вільсона зіграла величезну роль вивченні будови речовини. Протягом кількох десятиліть вона залишалася практично єдиним інструментом візуального дослідження ядерних випромінювань. В 1927 Вільсон отримав за свій винахід Нобелівську премію з фізики.
Лічильник Гейгера
Лічильник Гейгера(Або лічильник Гейгера-Мюллера) - газонаповнений лічильник заряджених елементарних частинок, електричний сигнал з якого посилений за рахунок вторинної іонізації газового об'єму лічильника і не залежить від енергії, залишеної часткою в цьому обсязі. Винайдений у 1908 р. Х. Гейгером та Е. Резерфордом, пізніше вдосконалений Гейгером та В. Мюллером.
Застосування лічильника
Лічильник Гейгера застосовується в основному для реєстрації фотонів та y-квантів.
Лічильник реєструє майже всі електрони, що в нього падають.
Реєстрація складних часток утруднена.
Пухирцева камера
Бульбашкова камера була винайдена Доналдом Глазером (США) у 1952 році. За своє відкриття Глазер отримав Нобелівську премію 1960 року. Луїс Уолтер Альварес удосконалив бульбашкову камеру Глазера, використавши як перегріту рідину водень. А також для аналізу сотень тисяч фотографій, одержуваних при дослідженнях за допомогою бульбашкової камери, Альварес вперше застосував комп'ютерну програмущо дозволяло аналізувати дані з дуже великою швидкістю.
У бульбашковій камері використовується властивість чистої перегрітої рідини закипати (утворювати бульбашки пари) уздовж шляху прольоту зарядженої частки. Перегріта рідина – це рідина, нагріта до температури більшої температури кипіння для цих умов.
Перегріте стан досягається швидким (5-20 мс) зменшенням зовнішнього тиску. На кілька мілісекунд камера стає чутливою та здатна зареєструвати заряджену частинку. Після фотографування треків тиск піднімається до колишньої величини, бульбашки "схлопуються" і камера знову готова до роботи
РЕФЕРАТ
" Лічильник Гейгера - Мюллера"
Принцип дії
а) Лічильник та схема включення.Лічильник Гейгера-Мюллера, поряд із сцинтиляційним лічильником, в більшості випадків застосовується для рахунку іонізуючих частинок і насамперед-частинок і вторинних електронів, що виникають під дієюг-променів. Цей лічильник складається зазвичай з циліндричного катода, всередині якого вздовж його геометричної осі натягнутий на ізоляторах тонкий дріт, що служить анодом. Тиск газу всередині трубки зазвичай становить величину порядку 1 Z10 атм.
Принципова схема включення лічильника дано на рис. До лічильника підводять напругу U, яке для найбільш уживаних лічильників досягає 1000 в;послідовно з лічильником включається опір R. Падіння напруги, що викликає Rпри проходженні струму через лічильник можна визначити відповідним вимірювальним пристроєм. Для цієї мети найчастіше служить підсилювач, для простих дослідів можна використовувати струнний електрометр. Позначена пунктиром ємність Зявляє собою сумарну ємність ланцюга, включену паралельно опору R. Необхідно звертати увагу на те, щоб на циліндрі завжди була негативна напруга, тому що при неправильному включенні полюсів лічильник можна привести в непридатність.
б) механізм розряду.Дія описаної схеми залежить від величини напруги U. При дуже низьких напругах іони, що утворюються в газі між катодом і анодом під дією заряджених частинок, рухаються до електродів так повільно, що частина їх встигає рекомбінувати раніше, ніж досягає електрода. Але при напругі вищій, ніж напруга струму насичення U 5, всі іони досягають алектродів, і, якщо постійна часу ланцюга набагато більше часу збирання іонів, то завдяки опору R, виникає імпульс напруги, рівний AU= = пе/С, який спадає з часом, як
/>. У цій області тягнеться від U$ до напруги Upt, лічильник діє як звичайна іонізаційна камера.
При напрузі Upiнапруженість поля в безпосередній близькості від анода стає настільки великою, і кількість первинних іонів, утворених іонізуючими частинками, збільшується внаслідок ударної іонізації. Замість зпервинних електронів на анод приходить пАелектронів. Коефіцієнт газового посилення А,збільшується зі зростанням напруги, в «пропорційній області» між UPlі Up1 не залежить від первинної іонізації; тому числа імпульсів напруги, які виникають, наприклад, на опорі Л під дією сильно іонізуючої б-частки та однієї швидкої в-частки, будуть відноситися між собою, як первинні іонізації тих та інших частинок. При напрузі UСЯпосилення A= i, а на верхньому кордоні цієї області може досягати значення 1000 і більше. При напрузі вище Uр, посилення Абільше не залежить від первинної іонізації, так що імпульси, що виникають від слабо і сильно іонізуючих частинок, дедалі більше вирівнюються. При Ugl- Порогова напруга, "плато лічильника" або "область Гейгера" - всі імпульси мають практично однакову величину незалежно від первинної іонізації. При напругах вищих, ніж дуже чітко визначається напруга Ug2 , з'являється велика кількість хибних імпульсів, які зрештою переходять у суцільний розряд.
PAGE_BREAK--
Принципова схема включення лічильника
Амплітудна характеристика лічильника в залежності від напруги
Наведені нижче лічильники працюють в області Гейгера між Ug1 і Ug2 .
Дуже складний процес розряду в області плато можна описати приблизно в такий спосіб. Електрони, що виникають у процесі первинної іонізації, створюють густу хмару іонів у безпосередній близькості від анода в результаті спільної дії ударної іонізації та фотоіонізації квантами ультрафіолетового світла. Внаслідок великої швидкості руху, що з'явилися в цій хмарі вільні електрониза дуже короткий часпотрапляють на анод, тоді як за величині коефіцієнта газового посилення 1000 повільніші позитивні йопи ще трохи віддаляються від місць свого виникнення. Оскільки безпосередньо навколо дроту виникає позитивний просторовий заряд, то напруженість поля там протягом 10 ~6 сікабо менше зменшується настільки, що ударна іонізація стає неможливою, і електронна лавина негайно обривається. Однак протягом IO-4 сікпозитивні іони переміщаються до катода і зазвичай за нейтралізації утворюють там вторинні електрони. Ці фотоелектрони рухаються до анода і викликають нову лавину; в результаті можуть з'являтися запізнювальні розряди або виникати коронний розряд, що коливається. Поява іонів з негативними зарядами або метастабільних станів атома може бути причиною таких перешкод. Вважається, що лічильник заряджених частинок відповідає своєму призначенню лише у разі, якщо вдається придушити ці післярозряди. Для останнього необхідно або досить тривалий час знижувати напругу па лічильнику після розряду, або підбирати відповідні гази для наповнення лічильника.
в) Гасіння розряду.Напруга на лічильнику знижується при кожному спрацьовуванні на величину
Якщо опір витоку Лдосить велике, то еаряд, рівний пАе,стікає так повільно, що напруга знову досягає порогового значення, необхідного для спрацьовування лічильника тільки після того, як зникнуть всі позитивні іони; тільки після цього мертвого часу лічильник знову може вважатися готовим до рахунку наступної частки. З дослідів відомо, що, наприклад,
Лічильники, що самогасяться, які» дають розрядні імпульси тривалістю лише в кілька десятитисячних секунд. , отримують, наповнюючи лічильники багатоатомним газом, наприклад, метаном, або додаючи такий газ до благородного газу, якщо останній вводиться в лічильник. Ці гази, очевидно, одержують енергію іонів, що створюють перешкоди, або метастабільних атомів благородного газу під час дисоціації; тому практично не з'являється нових електронів і не виникає заважають післярозрядів. Так як газ, що гасить, поступово розкладається головним чином внаслідок дисоціації, то такі рахункові трубки стають непридатними після IO7-IO9розрядів.
г) Характеристика лічильника.Для перевірки якості лічильника знаходять кількість Nімпульсів напруги, що виникають на опорі Rпри постійному опроміненні лічильника в залежності від напруги на лічильнику U. В результаті одержують характеристику лічильника у вигляді кривої, показаної на рис. Напруга U", при якому починають спостерігатися перші імпульси, залежить від порогової напруги вимірювального приладу, що застосовується, яке в більшості випадків становить кілька десятих часток вольта. Як тільки висота імпульсу перевищить граничне значення, він буде порахований, і при подальшому збільшенні напруги Nмає залишатися постійним за подальшого збільшення напруги остаточно області Гейгера. Це, звісно, ідеально не виконується; навпаки, в результаті появи окремих хибних розрядів плато має більш менш виражений плавний підйом. У лічильниках, що працюють у сфері пропорційності, можна отримати практично горизонтальне плато характеристики.
До хороших лічильників пред'являються такі вимоги: плато має бути можливо більш довгим і рівним, тобто якщо область між Ug, і Ug2 повинна дорівнювати мінімум 100 в, то збільшення числа імпульсів повинно становити не більше кількох відсотків на кожні 100 внапруги; характеристика має бути протягом тривалого часу незмінною та в достатній області незалежної від температури; чутливість дляв-часток має практично становити 100%, тобто. кожна лічильників-частка, що проходить через чутливі простори, повинна бути зареєстрована. Бажано, щоб лічильник мав низьку граничну напругу і давав великі імпульси напруги. Нижче ми докладно зупинимося на тому, як ці якості лічильника залежать від наповнювача, типу і форми електродів і схеми включення лічильника.
Продовження
--PAGE_BREAK--
Б) Виготовлення лічильників
а) Загальні засади.При виготовленні лічильників необхідні більша обережність та чистота; так, наприклад, маленькі порошинки, або уламки електродів, або незначні кількості сторонніх газів, наприклад водяної пари, вже можуть зробити лічильник непридатним. Але навіть при виконанні цих вимог не кожен лічильник виявляється вдалим, тому залежно від різних обставин рахунок частинок може відбуватися з більшою або меншою помилкою. Важливу рольпри виготовленні лічильника грають відсутність пилу, ретельне очищення електродів іскляної трубки від жиру іінших забруднень та гарна вакуумна техніка. Щоб трубка мала тривалий термін служби, необхідно газ для наповнення незмінно зберігати чистим. З цією метою найкраще застосовувати скляні трубки з вплавленими електродами, які можливо краще відпалюються у вакуумі. Так як не вдається іноді уникнути з'єднань на клею, то, принаймні, необхідно застосовувати клей з низькою пружністю парів. інезначною розчинністю в органічних газах, що додаються до газу-наповнювача для гасіння розряду.
Описувані нижче лічильники при відповідному напрузі можуть працювати як пропорційні лічильники, якщо між лічильною трубкою та лічильним пристроєм включається лінійний підсилювач з досить великим коефіцієнтом підсилення.
б) Наповнення газом. 1) Тиск газу. Середня питома іонізація швидкими електронами становить більшість газів приблизно від 20 до 100 іонних пар на смпробігу при атмосферному тиску; вона обернено пропорційна тиску. Для того щоб такий електрон на пробігу довжиною приблизно 2 сму лічильнику напевно утворив хоча б одну пару іонів ітаким чином викликав би в лічильнику сигнал, потрібен мінімальний тиск приблизно 50 ммрт. ст. Верхня межа тиску найчастіше встановлюється цьому рівні; при вищому тиску робочу напругу на лічильнику довелося б встановлювати надто високим.
2) Несамагасные лічильники. У лічильниках, що несамагаються, підбираючи відповідний газ для їх наповнення і відповідні параметри контуру, можна довести мертвий час до значення, меншого 10-4 сек.Вдалими наповнювачами є благородні гази, які, звичайно, не повинні бути чистими; краще до них додавати певну кількість іншого газу для усунення метастабільних станів атомів благородного газу, що з'являються після розряду.
Питома іонізація гелію дуже мала, тому його слід використовувати при тиску щонайменше 200 ммрт. ст.; гелій можна застосовувати до атмосферного тиску; тому він підходить для лічильника із дуже тонкими вікнами. Робоча напруга навіть за атмосферного тиску становить близько 1100 в.Особливо підходящими газами є аргон і неон, які мають високу питому іонізацію і відносно низьку робочу напругу. Виявилося надзвичайно вдалим додавання до 10% водню, а невелика кількість парів ртуті може усувати метастабільні стани; Проте додавання кисню слід уникати внаслідок загрози утворення негативних іонів у катода. Якщо як наповнювач застосовується вуглекислий газ, утворення негативних іонів можна уникнути, додаючи до нього CS2. У повітрі у великій кількості виникають негативні іони, тому мало підходить для наповнення лічильників. Усі гази необхідно ретельно осушувати, тому що в парах води особливо легко утворюються негативні іони. Також слід уникати пари органічних речовин; можуть виникати, наприклад, при вживанні клею.
Як наповнювальний газ у пропорційних лічильниках застосовні аргон з додаванням декількох відсотків CO2і, особливо, чистий метан, який при атмосферному тиску повільно і безперервно надходить зі сталевого балона через редукційний вентиль в ізольовану від повітря трубку лічильника.
3) Самогасні лічильники. У лічильників, що самогасяться, мертвий час, як правило, становить кілька десятитисячних часток секунди. Для виготовлення якісних лічильників, що самогасяться необхідно, щоб як наповнювач, так і газ, що гасить, були дуже чистими, так як вже незначні забруднення можуть порушити процес гасіння.
Найчастіше як наповнювач застосовується суміш з аргону і 5-10% етилового спиртупри загальному тиску близько 100 ммрт. ст. Чим вище вміст спирту, тим меншим є плато лічильника. Сліди водяної пари або повітря, як і невелике забруднення азотом, призводять до погіршення плато. За наявності парів спирту, внаслідок їхньої дисоціапії під дією розрядів, плато лічильників з часом погіршується, а робоча напруга зростає. Хороші лічильники взаплавлених скляних трубках після IO8–10" розрядів виходять з ладу і повинні наповнюватися знову. Лічильники, виготовлені із застосуванням органічного клею, ще менш стійкі. Так як такі лічильники не можна прожарювати, то, залишаючи їх на вакуумному насосі, пропускають через них розряд протягом 1–2 днів; спочатку їх наповнюють лише парами спирту, щоб поверхня клею наситилася спиртом.
Крім спирту, як домішки, що гасить, можна застосовувати також ряд інших органічних газів або парів, наприклад метилаль 2), мураха-іноетиловий ефір, метан, ксилол, чотирихлористий вуглець, сірчаний ефір, етилен і т.п. Термін служби лічильників в залежності від властивостей пари, що входять до складу наповнювача, становить від 10" до IO9розрядів. Метан можна застосовувати також як самостійний наповнювач лічильника.
При діаметрі анодного дроту 0,1 лежу тиску газу від 50 до 120 ммрт. ст. гранична напруга має величину в діапазоні між 800 і 12U0 в,якщо в лічильнику застосовуються як гасники пари органічних речовин.
З двоатомних газів можна застосовувати як гасить добавки до благородних газів тільки галоїди; ця добавка повинна становити лише кілька тисячних часток, тому що в іншому випадку утворюватимуться негативні іони, що порушують процес гасіння. Оскільки молекули галогепів не розпадаються, то термін служби лічильника щодо цього не обмежений. Особливо придатним для наповнення лічильників є за даними Ліб-зона та Фрідмана неон, який додається до суміші із чотирьох частин аргону з однією частиною хлору в кількості 0,1–1%. При загальному тиску від 200 до 500 ммрт. ст. величина робочої напруги лежить у діапазоні від 250 до 600 в.Аргон з добавкою кількох тисячних часток брому або неопа з хлором дає також низьку граничну напругу; проте плато у разі виявляється менш хорошим.
Продовження
--PAGE_BREAK--
в) Катоди.Як матеріал для катодів найбільш придатна мідь; крім того, можна застосовувати графіт, срібло, золото та платину; вони застосовуються, зокрема, у скляних лічильниках як тонких покриттів. Можна застосовувати також нержавіючу сталь та латунь. Металеві трубки добре поліруються всередині та перед монтажем ретельно очищаються спиртом або ацетоном. Обточені на токарному верстаті або відшліфовані метали виявляють безпосередньо після обробки мимовільну електронну емісію, що поступово зникає. Тому рекомендується механічно оброблені катоди перед складання лічильника прогріти або залишити на повітрі протягом доби.
Для надійного очищення мідних катодів, зокрема, у не-самагасних лічильниках застосовується суміш з однакових частин 50% азотної кислоти і 90% сірчаної кислоти, яка розбавляється 5-10 частин води. Після обробки цим складом катод промивають 5-10 разів водою, в кінці дистильованої; потім прогрівають трубку приблизно протягом 2 годин у високому вакуумі при температурі 350-400 ° С. Якщо наповнювач містить домішок водню, то мідні катоди у водні відновлюються; якщо ж постійною складовою наповнювача є кисень, то очищені катоди після інтенсивного нагрівання в повітрі або кисні покриваються тонкою плівкою окису. Рекомендується також нагрівання в атмосфері окису азоту до утворення плівки, забарвленої темно-пурпурового кольору.
Деякі метали, наприклад алюміній і свинець, іноді важко застосовувати як матеріал для катодів. Але якщо, незважаючи на це, ними все ж таки доводиться користуватися, то зсередини трубку покривають аквадагом або тонким шаром міді, відкладаючи його випаром у вакуумі. Якщо необхідно в алюмінієву трубку запаяти латунні пробки, то кінці трубки плакують міддю.
Оптимальна чутливість лічильника для дослідження рентгенівських іг-промені досягається тим, що товщину стінки катода роблять приблизно рівною довжині пробігу вторинних електронів в даному матеріалі. Чутливість лічильника для випромінювання, тобто. частка підрахованих лічильником квантів по відношенню до всіх, хто надходить у лічильник квантів, залежить від матеріалу катодів і від енергії випромінювання. Чутливість алюмінієвих катодів зменшується від 2% при енергії 10 кедо приблизно 0,05% при енергії 100 кеі потім збільшується знову на 1,5% при 2,6 Aiae. Чутливість мідних або латунних лічильників при 10 таксі і 2,6 Мевприблизно однакова; мінімум її лежить між 200 та 300 кета становить близько 0,1%. Катоди з важких металів, наприклад, зі свинцю або золота, мають чутливість, яка нерівномірно зменшується від 3–4% при 10 кедо приблизно 0,8% при 600 ке,а потім знову зростає до 2% при 2,6 Мев Аноди.Як аноди найкраще застосовувати вольфрамовий дріт з однаковим діаметром по всій довжині. Також можна успішно користуватися дротом з інших металів, наприклад, килиму, нержавіючої та звичайної сталі. Так як робоча напруга зростає зі збільшенням діаметра дроту, то необхідно застосовувати по можливості найтонший дріт: нижня межа діаметра лежить близько 0,08 мм;при діаметрі більшому ніж 0,3 мм,хорошого плато не виходить.
Щоб вплавити дріт у скляну стінку лічильника або скляний ізолятор, до обох кінців дроту приварюють точковим зварюванням відповідні відрізки дротів завтовшки 0,5–1. ммдля вплавлення у скло. Перед встановленням у лічильнику дріт має бути ретельно очищений; ні в якому разі не можна торкатися дроту пальцями. Найкраще її прожарити у високому вакуумі або в атмосфері водню. Якщо конструкція лічильника така, що обидва кінці дроту виступають назовні, дріт прожарюється безпосередньо перед наповненням лічильника газом. Щоб отримати певну ефективну довжину анода, обидва кінці дроту укладають у тонкі скляні капіляри або металеві штифти, які трохи виступають всередину катода; можна обмежити дріт по довжині за допомогою наплавлених скляних кульок або скляних стрижнів.
У пропорційних лічильниках для запобігання невеликих розрядів у напрямку до анода по поверхні ізолятора рекомендується введення анода оточує захисним кільцем, потенціал якого постійний і приблизно дорівнює потенціалу анода.
Скляний лічильник
буд) Форма лічильників.Нижче наведено вказівки Для самостійного виготовлення лічильників.
1) Розміри. Лічильники можуть бути дуже різними за формою та величиною, що пояснюється великою різноманітністю їх застосувань. У більшості випадків застосовуються лічильники з катодом діаметром між 5 та 25 ммта анодними дротами довжиною від 2 до 20 Cjh; при дослідженнях, наприклад, космічних променів використовуються значно довші лічильники. Взагалі, довжина лічильника повинна бути в багато разів більша за його діаметр. Так як мертвий час лічильника збільшується приблизно пропорційно квадрату діаметра катода, краще замість одного лічильника великого діаметра застосовувати кілька включених лічильників паралельно малого діаметра; наприклад, замість одного лічильника діаметром 3 смможна застосовувати комплекс із семи лічильників, кожен діаметром в 1 см,які вплавляються в одну скляну трубку та мають загальне газове наповнення. У дуже довгих лічильниках, що самогасяться, можна отримати більш короткий мертвий час, якщо анодний дріт розділити на кілька частин, наплавивши на неї маленькі скляні бусинки діаметром приблизно 0,5 мм.
Введення в металевий лічильник із впаяною металевою пробкою, скляним ізолятором та металевим цоколем.
Рідинний лічильник
2) Скляні лічильники. Найпростіший скляний лічильник показаний на рис. Як катод служить тонкостінна металева або вугільна трубка, вплавлена в скляну трубку, з кінцями, добре закругленими або трохи вигнутими назовні; можна також відкласти на внутрішніх стінках скляної трубки тонкий шар металу, застосовуючи для цього випаровування у вакуумі або хімічне осадження. Зокрема, для цієї мети придатні тонкі графітові шари, які отримують, наносячи шар аквадага. Перед нанесенням металевого або графітового шарів необхідно скляну трубку ретельно очистити за допомогою розчину дворомовокислого калію в сірчаній кислоті або іншим подібним очищувачем, так як необхідно, щоб шар добре прилип до скла; в іншому випадку, якщо від шару будуть відокремлюватися маленькі плівки, лічильник швидко прийде в непридатність. Підведення до катода виготовляється у вигляді тонкого вплавленого в скляну трубку дроту. У трубки з м'якого натрового скла з товщиною стінки менше 0,8 ммграфітовий шар можна нанести на скляну трубку зовні: провідність тонких шарів скла достатня, щоб струм міг пройти через стінку.
Лічильник із тонким слюдяним дном
Так як більшість катодів вже під дією видимого світла випромінює невелику кількість фотоелектронів, які приводять лічильник у дію, необхідно при вимірах ретельно захищати лічильники екранами від дії світлових променів. Скляні счехчики найкраще покрити світлонепроникним добре ізолюючим лаком або церезином, в який вводять непрозорий барвник, розчинний у жирах .
Продовження
--PAGE_BREAK--
3) Металеві лічильники. Найбільш просто виготовляється лічильник з металевої трубки, обидва кінці якої закриваються добре підігнаними ізоляторами, приклеєними піцеїном або, якщо вони будуть працювати при високій температуріаральдитом. В ізолятори по центру встановлюються просвердлені за довжиною латунні штифти завтовшки від 3 до 4 ммз добре закругленими краями, що виступають на кілька ммвсередину трубки. Анодний дріт простягається через отвори в штифтах і припаюється на зовнішніх кінцях. Крім того, в одному з ізоляторів встановлюється тонка скляна трубочка для відкачування та наповнення лічильника. Ебоніт легко виділяє газ, який швидко приводить лічильник у непридатність; тому такі ізолятори повинні застосовуватися тільки в тихвипадках, коли термін служби лічильника не має значення. Краще застосовувати плексиглас, тролітул та подібні матеріали; проте більш підходящими матеріалами для ізоляторів є скло або керамічні речовини, такі як фарфор, стеатит і т.п. При скляних ізоляторах можна уникнути застосування клею, якщо користуватися скляними трубками з приплапленими до них металевими трубками. Ці скляні трубки можна впаяти металевими кінцями в латунні пробки, якими закінчується металевий лічильник. Анодний дріт вплавляється так само, як у скляні трубки. На рис. крім того, показаний металевий цоколь, прикріплений до лічильника, зі штекерним штифтом для з'єднання з екранованим кабелем, що веде до підсилювача. Керамічні ізолятори можна по краях покрити міддю та припаяти до металевих катодів.
4) Тонкостінні лічильники дляв-частинок. Внаслідок незначної проникаючої здатності-частинок для їхдослідження необхідні дуже тонкостінні лічильники. в-частки з енергією 0,7 Меввже непропинають через скло абоалюміній товщиною 1 ммабочерез мідь завтовшки 0,3 мм.При діаметрі трубки від 10 до 15 ммщеможна відкачувати скляні лічильники іалюмінієві , якщо стінка дуже рівна по товщині. Тонкі алюмінієві трубки краще виготовляти з дюралюмінію, при цьому для підвищення стійкості на кінцях трубки можна зміцнити товсті фланці. Якщо до складу газового наповнювача входять галогени, то рекомендується в якості катода в тонкостінну скляну трубку вставити майже впритул до стінок, дротяну спіраль з нержавіючої сталі; спіраль повинна мати крок, рівний декільком мм,і складатися з трьох дротів, що йдуть паралельно.
Лічильник дослідження рідин показаний на рис. Тонкостінна скляна трубка приплавляється до зовнішньої скляної трубки лічильника так, щоб рідину можна було вводити У вузький проміжний простір між трубками. При цьому рідина повинна заповнити цей простір до верхнього кінця лічильника трубки . Для того щоб підвищити ефективність рахунку електронів з малою енергією, у трубці лічильника необхідно мати дуже тонке вікно, наприклад, з листочка слюди, як це показано на рис. Слюдяну фольгу кладуть на нагрітий і рівномірно змащений клеєм фланець, укріплений на кінці трубки лічильника, і притискають її гарячим металевим кільцем, а також змащеним клеєм. Слюдяне вікно діаметром від 20 до 25 ммстійко до товщипи приблизно від 2 до 3 мг/см2 , тобто. округлено 0,01 мм.Дріт завтовшки 0,2 ммзміцнюється у лічильнику лише одним кінцем; безпосередньо позаду вікна вона закінчується скляною бусинкою діаметром 1-2 мм.
Скляне вікно можна виготовити завтовшки від 10 до 15 мг\смг. Для цього скляну трубку нагрівають із заплавленого кінця на довжині 1–2 смдо майже повного розм'якшення; потім її заплавлений кінець дуже сильно нагрівають і якнайшвидше втягують у трубку повітря так, що вона набуває форми, показаної на рис. Внутрішня частина трубки сплавляється із зовнішньою стінкою; потім трубка відколюється приблизно за місцем, показаним на малюнку штриховою лінією, край трубки оплавляється.
Виготовлення тонкого скляного вікна
В) Підсилювачі для лічильників
а) Вхідний контур.Для реєстрації та рахунку числа імпульсів напруги, що з'являються на опорі Rлічильника, розроблено велику кількість схем, з яких тут будуть описані лише деякі найпростіші.
У лічильників, що самогасяться, імпульси підводяться до вимірювальної схеми або безпосередньо, або через попередній підсилювач, який в найбільш простому випадку складається з одного пентода або ж з двох тріодів з резистивно-ємнісним зв'язком між каскадами. Вступають у схему імпульси перетворюються на імпульси, рівні за величиною та формою. Для цього може, наприклад, служити тиратрон у тригерпій схемі, в якій конденсатор Сзрозряджається через тиратрон, як тільки сіткова напруга під дією позитивних імпульсів перевищить замикаючу напругу. Негативна замикаюча напруга зазвичай становить приблизно 5% від анодної напруги; щоб забезпечити надійне гасіння, сіткову напругу встановлюють на 5-10 нижче напруги замикання тиратрона. Тиратрони, наповнені гелієм, мають час спрацьовування близько 10 ~ 5 сік,а наповнені аргоном – дещо більшим часом.
Продовження
--PAGE_BREAK--
Тиратрон дуже дорога, тому в більшості випадків, особливо коли потрібна висока роздільна здатність, застосовують тригери на вакуумних електронних лампах. Приклад такого
пристрої показано на рис. Обидва тріоди мають загальний опір у ланцюгу катода; у стійкому стані через перший тріод протікає струм , у той час як другий тріод замкнений напругою на сітці, негативним щодо катода. Негативний імпульс від лічильника, посилений першим тріодом, подається у позитивній полярності на сітку другого тріода та відмикає лампу. Перший тріод внаслідок катодного зв'язку замикається і залишається в цьому стані до того моменту, поки позитивний заряд на ємності в ланцюзі другої сітки не стіче через опір витоку, в результаті схема повернеться у свій стійкий стан. Це відбувається при кожному зрахованому імпульсі, величина якого перевищує граничне значення приблизно на 1 в;на аноді другого тріода негативний прямокутний імпульс величиною в 50ви тривалістю 100 мксекслужить керувати перерахунковою схемою. Як підсилювальні лампи в цій схемі найкраще застосовувати подвійні тріоди типу 6SN71), проте можна, звичайно, використовувати і відповідні окремі тріоди.
Подібна схема, що служить одночасно гасить контуром, показана на рис. Тут у стійкому стані струм йде через другу лампу, тоді як перша лампа замкнена.
Вхідний мультивібраторний контур
Імпульс від лічильника через конденсатори ємністю 0,001 мкфта 27 пфнадходить на сітку другої лампи і призводить до «перекидання», так що при цьому на аноді першої лампи виникає негативний прямокутний імпульс приблизно в 270 в, який підводиться як імпульс, що гасить, до нитки лічильника через конденсатор зв'язку, в результаті її напруга падає до нуля. Тривалість прямокутних імпульсів регулюється не більше 150–430 мксекза допомогою змінного опору 5 Мом.Негативний імпульс для керування наступною перерахунковою схемою знімається з дільника напруги ланцюга анода першої лампи, в той час як позитивний імпульс з дільника напруги другої лампи використовується для управління механічним лічильником.
Вхідний контур як ланцюг гасіння
За даними Ф. Дросте у схемі, наведеній на рис. можна також зробити контур, що гасить, якщо катоди лічильника не заземлювати, а з'єднати з анодом вхідної лампи; таким шляхом отримують імпульс, що гасить, величиною не менше 200 в.
б) Перерахункові схеми та механічні лічильники.Для лічби імпульсів застосовуються звичайні електромеханічні лічильники. Однак для узгодження опору котушки лічильника з вихідним опором кінцевої лампи підсилювача необхідно збільшити кількість витків котушки так, щоб її опір становив кілька тисяч. ом.Найбільш просто використовувати для цієї мети телефонний лічильник, у якого котушка з відносно малим числом витків замінена котушкою з числом витків від 5000 до 10 000. Лічильник разом з конденсаторами ємністю від 0,01 до 0,1 включають анодний ланцюг тиратрона або вихідний лампи потужність яких достатня до роботи лічильника. Позитивний імпульс від дільника напруги в попередній схемі подається на тиратрон, тоді як кінцевими тріодом або гептодом можна керувати також негативним імпульсом, якщо струм спокою цих ламп обраний таким чином, що якір лічильника в стані спокою притягнутий, а при появі імпульсу звільняється.
Внаслідок порівняно великої інерції спрацьовування механічних лічильників вже за швидкостях рахунки близько 100 імпульсів на хвилину виникають значні прорахунки.
Механічні лічильники з малою інерцією можна виготовити лише за великих витрат. Значно простіше досягти надійних результатів, якщо перед лічильником включити перерахунковий контур, який передає на механічний лічильник, скажімо, кожен другий імпульс. Якщо увімкнути послідовно зтаких контурів, то до механічного лічильника надійде лише кожен 2-й імпульс. На рис. наведено дві широко застосовувані перерахункові схеми. Контур, який використовує принцип симетричного мультивібратора, має, на відміну несиметричних схем, показаних на рис. два стійких стану, у яких, зважаючи на обставини, одна лампа замикається, тоді як інша проводить струм. Подвійні діоди включені у схему для відсічення позитивних імпульсів. Їхні катоди знаходяться під потенціалами анодів ламп тригера, тому живлення нитки розжарення підігрітих катодів цих діодів повинно здійснюватися від окремого джерела. Негативний імпульс подається на анод тільки замкненого тріода. Потенціал анода іншого тріода значно нижчий від потенціалу катода діода і через розділовий конденсатор надходить на сітку відпертого тріода . Цей тріод замикається, і схема перетворюється на другий стійкий стан, у якому залишається до приходу наступного рахункового імпульсу. Декілька таких тригерів з'єднують послідовно так, як це показано на малюнку. Установка нуля перерахункової схеми здійснюється розривом короткий час ключа, позначеного схемою словом «нуль». Таким чином, перед початком рахунку другі лампи тригерів виявляються відкритими. На неонових лампах GL, з'єднаних з анодами перших ламп тригерів, немає напруги. При першому імпульсі через першу лампу першого тригера проходить струм, неонова лампа «1» запалюється, але позитивний імпульс, що виникає на другому аноді, не передається на другий тригер. При другому імпульсі перший тригер знову повертається у його початковий стан, неонова лампа «1» гасне, негативний імпульс другого аноді викликає перекидання другого тригера, і неонова лампа «2» запалюється.
Припишемо неоновим ламп наступних один за одним тригерів числа 1, 2, 4, 8, 16 і т.д. Тоді повне число імпульсів, що надійшли на входь-ячейкової лічильної схеми, остання з осередків якої керує через кінцеву лампу механічним лічильником, буде дорівнює показанню цього лічильника, помноженого на 2 плюс число, що показується неоновими лампочками, що горять. Так, наприклад, якщо горить перша, четверта та п'ята лампочки, то треба додати число 25.
Перерахункова схема
Прості декадні лічильні схеми можна зібрати і з наявних у продажу спеціальних лічильних ламп, таких, як ElT1декатрон, трахотрон абоЕЖ10.
в) Індикатор середнього значення.Можна отримати відлік, пропорційний середньому порахованому числу імпульсів в одиницю часу, якщо, наприклад, виміряти середній анодний струм тиратрону у схемі, зображеній на рис. Інерцію приладу, яка необхідна для зменшення коливань струму, пов'язаних зі статистичним розподілом імпульсів, можна отримати, якщо гальванометр із послідовно включеним опором у кілька комузашунтувати великим конденсатором із можливо великим опором ізоляції. Цей прилад градує у імп\хвшляхом порівняння його показань із показаннями перерахункової схеми. Крім того, передбачають низку конденсаторів. Cs, C4і опорів Rsрізної величини, які за допомогою перемикача можуть включатися на вибір. Таким шляхом можна змінювати область
Продовження
--PAGE_BREAK--
вимірів у межах. Якщо замість тиратрону користуються звичайною вихідною лампою, то анодний струм спокою, що протікає через гальванометр, має бути компенсований. Інші схеми відліку середнього числа імпульсів за хвилину можна знайти у літературі.
г) Стабілізація напруги.Напруга на лічильнику для точних вимірів треба підтримувати якомога постійнішим. Це здійснюється, наприклад, шляхом стабілізації поруч послідовно включених маленьких ламп тліючого розряду, що споживають мало струму. Підсилювач лічильника часто працює задовільно також із нестабілізованою напругою; проте краще стабілізувати його анодну напругу.
Г) Статистичні помилки та їх корекція
а) Статистичні помилки.Якщо за певний час підраховано Nімпульсів, то середня статистична помилка цього результату дорівнює ±Х ~Н.Внаслідок наявності в навколишньому середовищікосмічних променів та радіоактивності кожен лічильник навіть за відсутності джерела випромінювання дає невеликий фон . Цей фон можна значно зменшити шляхом екранування лічильника з усіх боків шаром свинцю або заліза завтовшки кілька сантиметрів. При кожному вимірі фону необхідно попередньо визначати. Якщо за однаковий час за наявності джерела випромінювання підраховано Nімпульсів, а без нього Nімпульсів, то ефект випромінювання становить N– Nімпульсів, а середня статистична помилка цього значення дорівнює
б) Поправка на обмежену роздільну здатність.Якщо найбільш інерційний елемент лічильного пристрою має час дозволу год секунд та середня швидкість рахунку дорівнює Nімп/сек,то справжня середня швидкість рахунку
Отже, наприклад, за середнього значення N" = = 100 імп/секі часу дозволу = 10~s сікпрорахунок становить 10% повного числа імпульсів.
"Нейтріно" - Upward "L = up to 13000 km". P(?e??e) = 1 – sin22?sin2(1.27?m2L/E). 5. 13 травня 2004 року. p, He… Другі Марківські читання 12 – 13 травня 2004 року Дубна – Москва. Осциляція нейтрино. 2-?. ?. Атмосферний нейтрино. С.П.Міхеєв. С.П. Міхєєв ИЯИ РАН. Що ми хочемо дізнатися. 3. Up/Down Symmetry. ?e.
«Методи реєстрації елементарних частинок» - Треки елементарних частинок у товстошаровій фотоемульсії. Методи спостереження та реєстрації елементарних частинок. Простір між катодом та анодом заповнюється спеціальною сумішшю газів. R. Емульсії. Метод товстошарових фотоемульсій. 20-ті р.р. Л.В.Мисовський, А.П.Жданов. Спалах можна спостерігати та фіксувати.
«Античастинки та антиречовина» - У світі має бути однакова кількість зірок кожного сорту,» - Поль Дірак. При постійної односпрямованості часу ставлення речовини і антиречовини до простору часу різні «спрощення» Природи. Позитрон було відкрито у 1932 році за допомогою камери Вільсона. Спростування теорії Дірака або спростування абсолютної симетричності речовини та антиречовини.
"Методи спостереження та реєстрації частинок" - Вільсон Чарлз Томсон Мал. Простір між катодом та анодом заповнюється спеціальною сумішшю газів. Поршень. Реєстрація складних часток утруднена. Катод. +. Вільсон-англійський фізик, член Лондонського королівського товариства. Камера Вільсон. Застосування лічильника. Скляна пластина. Газорозрядний лічильник Гейгера.
"Відкриття протона" - Відкриття передбачених Резерфордом. Силіна Н. А., вчитель фізики МОУ ЗОШ № 2 п. Редкіно Тверської області. визначає відносну атомну масу хімічного елемента. Масове та зарядове число атома. Число нейтронів у ядрі позначають. Відкриття протона та нейтрону. Ізотопи. Що таке ізотопи? До вивчення структури ядра.
"Фізика елементарних частинок" - У всіх взаємодіях баріонний заряд зберігається. Таким чином, навколишній нас Всесвіт складається з 48 фундаментальних частинок. Кваркова структура адронів. Чедвік відкриває нейтрон. Антиречовина - речовина, що складається з антинуклонів і позитронів. Ферміони – частинки з напівцілим спином (1/2 h, 3/2 h…) Наприклад: електрон, протон, нейтрон.
Всього у темі 17 презентацій
Cлайд 1
Експериментальні методи дослідження часток. Лічильник Гейгера Муніципальний загальноосвітній заклад «Середня загальноосвітня школа № 30 міста Бєлове» Виконали: Ворончихін Валерій, Макарейкін Антон Учні 9 «Б» класу Керівник: Попова І.А., вчитель фізики Бєлова 2010Cлайд 2
Лічильник Гейгера Широке застосування лічильника Гейгера - Мюллера пояснюється високою чутливістю, можливістю реєструвати різного роду випромінювання, порівняльною простотою та дешевизною установки. Лічильник був винайдений в 1908 році Гейгером і вдосконалений Мюллером. Чутливість лічильника визначається складом газу, його обсягом та матеріалом (і товщиною) його стінок.
Cлайд 3
Принцип дії приладу Лічильник Гейгера складається з металевого циліндра, що є катодом, і натягнутою вздовж осі тонкої тяганини - анода. Катод та анод через опір R приєднані до джерела високої напруги(200-1000 В), завдяки чому у просторі між електродами виникає сильне електричне поле. Обидва електроди поміщають у герметичну скляну трубку, заповнену розрідженим газом.
Cлайд 4
Якщо напруженість електричного полядосить велика, то електрони на довжині вільного пробігу набувають досить великої енергії і теж іонізують атоми газу, утворюючи нові покоління іонів і електронів, які можуть взяти участь в іонізації. У трубці утворюється електрон - іонна лавина, в результаті чого відбувається короткочасне і різке зростання сили струму в ланцюзі та напруги опору R. Цей імпульс напруги, що свідчить про попадання в лічильник частки, реєструється спеціальним пристроєм.
Cлайд 5
Лічильник Гейгера застосовується в основному для реєстрації електронів, але є моделі, придатні для реєстрації - гамма квантів.
