Σκοπός του πειράματος είναι αφενός η κατανόηση της λειτουργίας του απαριθμητή Geiger-Müller και αφετέρου η παρατήρηση της απορρόφησης της ακτινοβολίας γ που παράγεται από ραδιενεργές πηγές όπως Pb και Al. Συγκεκριμένα, θα παρατηρήσουμε το οροπέδιο λειτουργίας της διάταξης, τη μέτρηση του νεκρού χρόνου του συστήματος χρησιμοποιώντας δυο πηγές και τέλος, θα μετρήσουμε την απόδοση του απαριθμητή Geiger-Müller.
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Πανεπιστήμιο Κρήτης
Προχωρημένα Εργαστήρια Φυσικής
Ομάδα: 1
Ονοματεπώνυμο: Ζαχαριουδάκης Νίκος
Ονοματεπώνυμο: Ζαγοριανός
Ημερομηνία εκτέλεσης πειράματος:
Ημερομηνία παράδοσης αναφοράς:
Εργαστηριακή Αναφορά
Πείραμα 10: Χρήση απαριθμητή
Α
Πανεπιστήμιο Κρήτης – Τμήμα Φυσικής
Προχωρημένα Εργαστήρια Φυσικής I – Πείραμα 10: Χρήση απαριθμητή
Ζαχαριουδάκης Νίκος Α.Μ: 2980
Ζαγοριανός Απόστολος Α.Μ: 3020
Ημερομηνία εκτέλεσης πειράματος: 28.11.2007
Ημερομηνία παράδοσης αναφοράς: 05.12.2007
Εργαστηριακή Αναφορά
Χρήση απαριθμητή Geiger – M
Απορρόφηση ακτινών γ από την ύλη
Χρήση απαριθμητή Geiger - Müller 1
Müller.
πορρόφηση ακτινών γ από την ύλη
Πανεπιστήμιο Κρήτης
Προχωρημένα Εργαστήρια Φυσικής
ΣΣκκοοππόόςς ττοουυ ππεειιρράάμμααττοοςς
Σκοπός του πειράματος είναι:
Η κατανόηση της λειτουργίας του απαριθμητή
παρατηρήσουμε το οροπέδιο λειτουργίας της διάταξης,
του συστήματος χρησιμοποιώντας δυο πηγές και τέλος,
απαριθμητή Geiger-Müller
Η παρατήρηση της απορρόφησης της ακτινοβολίας γ που
πηγές όπως Pb και Al .
ΘΘεεωωρρίίαα
Βασικές αρχές ραδιενεργούς ακτινοβολίας
Ένα ραδιενεργό στοιχείο μεταστοιχειώνεται στα
β. Στην περίπτωση της ακτινοβολίας β, έχουμε δυνητικά επακόλουθη εκπομπή
ακτινοβολίας γ, η οποία παράγεται
Κατά την διάσπαση α, ο ασθενής
ένα πυρήνα 4
2 He . Κατά συνέπεια, λαμβάνει χώρα η παρακάτω πυρηνική αντίδραση:
Στην διάσπαση β+, λόγω της ασθενούς πυρηνικής αλληλεπίδρασης, συμβαίνει η πυρηνική
αντίδραση
1 1
0 1 en p e ν −
−→ + +
ενώ στην περίπτωση της διάσπασης β
1 1
1 0 ep n e ν −
+→ + +
Η εκπομπή γ εμφανίζεται συνήθως σε συνδυασμό με την
ο διεγερμένος θυγατρικός πυρήνας
αντιδράσεις, αποδιεγείρεται συνήθως στην θεμελιώδη
ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας υπό μορφή ενός φωτονίου (ακτίνες γ)
παρακάτω πυρηνική αντίδραση:
Πανεπιστήμιο Κρήτης – Τμήμα Φυσικής
Προχωρημένα Εργαστήρια Φυσικής I – Πείραμα 10: Χρήση απαριθμητή
Η κατανόηση της λειτουργίας του απαριθμητή Geiger-Müller.
παρατηρήσουμε το οροπέδιο λειτουργίας της διάταξης, τη μέτρηση του νεκρού χρόνου
χρησιμοποιώντας δυο πηγές και τέλος, θα μετρήσουμε
ller.
Η παρατήρηση της απορρόφησης της ακτινοβολίας γ που παράγεται από ραδιενεργές
ραδιενεργούς ακτινοβολίας
μεταστοιχειώνεται στα ισότοπα του, εκπέμποντας ακτινοβολία
β. Στην περίπτωση της ακτινοβολίας β, έχουμε δυνητικά επακόλουθη εκπομπή
ακτινοβολίας γ, η οποία παράγεται κατά την αποδιέγερση του θυγατρικού πυρήνα.
ασθενής μητρικός πυρήνας διασπάται σε έναν θυγατρικό και σε
. Κατά συνέπεια, λαμβάνει χώρα η παρακάτω πυρηνική αντίδραση:
� → � � � � �����
�
λόγω της ασθενούς πυρηνικής αλληλεπίδρασης, συμβαίνει η πυρηνική
1
A A
Z Z eX Y e Qν −
−+→ + + +
ενώ στην περίπτωση της διάσπασης β-, έχουμε:
1
A A
Z Z eX Y e Qν −
+−→ + + +
εμφανίζεται συνήθως σε συνδυασμό με την α και β±
εκπομπή.
διεγερμένος θυγατρικός πυρήνας που προκύπτει από τις παραπάνω πυρηνικές
αποδιεγείρεται συνήθως στην θεμελιώδη κατάσταση με ταυτόχρονη εκπομπή
ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας υπό μορφή ενός φωτονίου (ακτίνες γ)
παρακάτω πυρηνική αντίδραση:
*A A
Z ZX X γ→ +
Χρήση απαριθμητή Geiger - Müller 2
Συγκεκριμένα, θα
τη μέτρηση του νεκρού χρόνου
θα μετρήσουμε την απόδοση του
παράγεται από ραδιενεργές
εκπέμποντας ακτινοβολία α ή
β. Στην περίπτωση της ακτινοβολίας β, έχουμε δυνητικά επακόλουθη εκπομπή
κατά την αποδιέγερση του θυγατρικού πυρήνα.
Διάσπαση α
μητρικός πυρήνας διασπάται σε έναν θυγατρικό και σε
. Κατά συνέπεια, λαμβάνει χώρα η παρακάτω πυρηνική αντίδραση:
Διάσπαση β±
λόγω της ασθενούς πυρηνικής αλληλεπίδρασης, συμβαίνει η πυρηνική
Διάσπαση γ
εκπομπή. Συγκεκριμένα,
που προκύπτει από τις παραπάνω πυρηνικές
κατάσταση με ταυτόχρονη εκπομπή
ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας υπό μορφή ενός φωτονίου (ακτίνες γ). Δηλ. συμβαίνει η
Πανεπιστήμιο Κρήτης
Προχωρημένα Εργαστήρια Φυσικής
Απαριθμητής Geiger – Müller
ηλεκτρόνια από το μέταλλο. Έτσι δημιουργείται ηλεκτρική εκκένωση, την οποία κόβουμε με
τη βοήθεια RC κυκλώματος (Σχήμα 2). Έτσι δημιουργούνται παλμοί τάσης, οι οποίοι στη
συνεχεία ενισχύονται από
οδηγούνται στον ψηφιακό μετρητή όπου και καταγράφονται.
Ο ρυθμός N , µε τον οποίο καταγράφεται σταθερός αριθμός σω
στον απαριθμητή, μεταβάλλεται
στο Σχήμα 3. Πριν από την τάση έναρξης
τάση κατωφλίου κατ.V μέχρι την τάση αίγλης
(Οροπέδιο). Η τάση εργασίας
στο μέσον του οροπεδίου, όπου συνήθως δουλεύουν οι απαριθ
ο ρυθμός αυξάνεται πολύ και
Σχήμα 1
Πανεπιστήμιο Κρήτης – Τμήμα Φυσικής
Προχωρημένα Εργαστήρια Φυσικής I – Πείραμα 10: Χρήση απαριθμητή
Ο απαριθμητής Geige–Müller
αποτελείται από έναν μεταλλικό κύλινδρο
(κάθοδος) γεμάτο με ευγενές αέριο. Στον άξονα
του κυλίνδρου διέρχεται λεπτό μεταλλικό νήμα
Ν (άνοδος). Όταν το σωματίδιο περάσει από τον
απαριθμητή ιονίζει τα άτομα του αερίου. Τα
ηλεκτρόνια που δημιουργούνται έλκο
την άνοδο, ενώ τα θετικά ιόντα από την κάθοδο.
Στην πορεία τους τα ηλεκτρόνια και τα ιόντα
ιονίζουν και άλλα άτομα του αερίου και βγάζουν
ηλεκτρόνια από το μέταλλο. Έτσι δημιουργείται ηλεκτρική εκκένωση, την οποία κόβουμε με
κυκλώματος (Σχήμα 2). Έτσι δημιουργούνται παλμοί τάσης, οι οποίοι στη
συνεχεία ενισχύονται από τον ενισχυτή και εξισώνονται τα ύψη τους. Στη συνέχεια
οδηγούνται στον ψηφιακό μετρητή όπου και καταγράφονται.
ε τον οποίο καταγράφεται σταθερός αριθμός σωματιδίων που εισέρχεται
μεταβάλλεται συναρτήσει της τάσης στα ηλεκτρόδια του
Πριν από την τάση έναρξης έναρ.V δεν καταγράφεται κανένα σω
έχρι την τάση αίγλης αιγλ.V ο ρυθμός είναι περίπου σταθερός
Η τάση εργασίας εργ.V
που εφαρμόζεται στην εγκατάστασή
όπου συνήθως δουλεύουν οι απαριθμητές. Μετά την τάση αίγλης
και ο απαριθμητής καταστρέφεται.
Σχήμα 2
Σχήμα 3
Χρήση απαριθμητή Geiger - Müller 3
Müller (Σχήμα 1)
αποτελείται από έναν μεταλλικό κύλινδρο Κ
(κάθοδος) γεμάτο με ευγενές αέριο. Στον άξονα
του κυλίνδρου διέρχεται λεπτό μεταλλικό νήμα
Όταν το σωματίδιο περάσει από τον
απαριθμητή ιονίζει τα άτομα του αερίου. Τα
ηλεκτρόνια που δημιουργούνται έλκονται από
την άνοδο, ενώ τα θετικά ιόντα από την κάθοδο.
Στην πορεία τους τα ηλεκτρόνια και τα ιόντα
άλλα άτομα του αερίου και βγάζουν
ηλεκτρόνια από το μέταλλο. Έτσι δημιουργείται ηλεκτρική εκκένωση, την οποία κόβουμε με
κυκλώματος (Σχήμα 2). Έτσι δημιουργούνται παλμοί τάσης, οι οποίοι στη
τον ενισχυτή και εξισώνονται τα ύψη τους. Στη συνέχεια
ατιδίων που εισέρχεται
συναρτήσει της τάσης στα ηλεκτρόδια του, όπως φαίνεται
εν καταγράφεται κανένα σωματίδιο. Από την
ο ρυθμός είναι περίπου σταθερός
στην εγκατάστασή αντιστοιχεί περίπου
Μετά την τάση αίγλης
Πανεπιστήμιο Κρήτης
Προχωρημένα Εργαστήρια Φυσικής
Νεκρός χρόνος
Νεκρό χρόνο ονομάζουμε τον ελάχιστο χρόνο που πρέπει να περάσει μετά από την
διέγερση από ένα σωμάτιο, για να επανέλθει ο ανιχνευτής στις αρχικές
μπορέσει να ανιχνεύσει το επόμενο σωμάτιο ως ξεχωριστό γεγονός. Επομένως
περίπτωση μας ορίζεται ως ο χρόνος κατά τον οποίο δεν μπορούν να προκληθούν
εκκενώσεις, λόγω του υποβιβασμού της έντασης του πεδίου. Η διόρθωση λόγω νεκρού
χρόνου, δηλαδή η εύρεση της πραγματικής τιμής της ενεργότητας ενός δείγματος είναι:
Όπου,
Rα είναι ο πραγματικός ρυθμός κρούσεων
0R ο παρατηρούμενος
τ ο νεκρός χρόνος.
Για την μέτρηση του τ θα χρησιμοποιήσουμε δυο πηγές από όπου θα μετράμε τον ρυθμό
κρούσεων ταυτόχρονα και για κάθε μια χωριστά,
γεωμετρία τους. Έτσι με βάση
Τέλος, πρέπει να αναφέρουμε ότι ο ολικός χρόνος που καθορίζει την ακρίβεια των
μετρήσεών μας ονομάζεται χρόνος διαχωρισμού. Τον χρόνο αυτόν δεν μπορούμε όμως να