Badanie statystycznego charakteru

rozpadu promieniotwórczego.

Wyznaczanie charakterystyki licznika

Geigera-Mullera.

1. Wstęp teoretyczny.

1.1. Badanie statystycznego charakteru rozpadu promieniotwórczego.

Promieniotwórczością naturalną nazywamy samorzutną przemianę jąder atomowych w inne jądra przy czym procesowi temu towarzyszy wysyłanie określonego rodzaju promieniowania: , , . Proces ten spowodowany jest faktem, że jądra pierwiastków promieniotwórczych (nukleonów) posiadają nadmiar energii.

Promienie to portójnie zjonizowane atomy helu. Jest to promieniowanie posiadające mały zasięg w powietrzu do kilku centymetrów, słabo przenikliwych lecz bardzo silnie jonizujących materię.

Promienie to strumień bardzo szybkich elektronów. Promieniowanie to charakteryzuje się większym zasięgiem lecz słabszą jonizacją. Promienie to fala elektromagnetyczna o małej długości a tym samym o dużej energii kwantu.

Moment rozpadu jakiegokolwiek jądra izotopu promieniotwórczego nie ma wpływu na inne jądra i jednocześnie nie jest przewidywalny. Istnieje tylko możliwość stwierdzenia ile rozpadów zostanie zaobserwowanych w ustalonym czasie. Podczas rozpadu jąder zostaje wyemitowana energia w postaci promieniowania ,* i . My obserwujemy głównie cząstki *. Rachunki są oparte na prawach statystyki a w szczególności na rachunku prawdopodobieństwa.

Prawdopodobieństwo pozwala określić funkcję rozkładu:

P_X(t)= (( c t )^X / x! ) e^-ct

c-stała

t-czas

x-ilość zmierzonych cząstek

Cel ćwiczenia obejmuje sprawdzenie funkcji rozkładu podczas próby statystycznej złożonej z kilkuset pomiarów natężenia promieniowania.

1.2. Wyznaczanie charakterystyki licznika Geigera-Mullera.

Naładowane cząstki , *, oddziałują na materię i to oddziaływanie zostało wykorzystane do wykrywania promieniowania.

Istnieją następujące metody detekcyjne tzw. obserwacja lotu cząstek i rejestracja przejścia. Obserwacja lotu cząstki realizowana jest przez: komory ekspansyjne, komory dyfuzyjne, komory pęcherzykowe, emulsje fotograficzne i komory iskrowe. Zainstalowanie komór lub klisz fotograficznych w polu magnetycznym lub elektrycznym pozwala na obserwację zakrzywienia toru cząstki a to z kolei do oceny jej energii. Wśród detektorów promieniowania rozróżniamy: liczniki jonizacyjne, scyntylacyjne i półprzewodnikowe. Liczniki jonizacyjne wykorzystują działanie cząstek promieniotwórczych, pod wpływem których zachodzi jonizacja cząsteczek gazu zawartego w kondensatorze cylindrycznym. Jon dodatni, który powstał po przejściu cząstki, dociera do anody a jon ujemny czyli elektron do anody. w skutek tego powstaje przepływ prądu elektrycznego. Powstaje impuls, który po wzmocnieniu zostaje zliczony do pozostałych w jednostce czasu. Do rejestracji cząstek * służy kielichowy licznik Geigera-Mullera posiadający mikowe okienko o małej grubości. Liczba uzyskanych zliczeń impulsów w zadanym czasie jest proporcjonalna do natężenia promieniowania. Podnosząc napięcie między okładkami licznika impulsy zaczynają się pojawiać przy napięciu U_s (początkowym). Do wartości progowej U_g widać wyraźną zależność ilości zliczeń od napięcia. Dalszy wzrost napięcia powoduje niewielki wzrost szybkości zliczania, gdy napięcie zawarte jest między 100-200V szybkość zliczania wzrasta o kilka procent. Stanowi to plateau licznika (względna zmiana szybkości zliczania w stosunku do 1V przyrostu napięcia.

Licznik Geigera-Mullera charakteryzuje się tzw. czasem martwym potrzebnym na oddalenie się jonów dodatnich od anody aby umożliwić następne wyładowanie.

2.Badanie statystycznego charakteru rozpadu promieniotwórczego-przebieg ćwiczenia:

-substancję promieniotwórczą umieszczamy w domku ołowianym w niewielkiej odległości od okienka licznika,

-uruchamiamy przelicznik elektroniczny i włączamy układ pamięciowy,

-wykonujemy kilkaset pomiarów,

-otrzymane wyniki zapisujemy w tabelce pomiarowej,

-kreślimy histogram n_i=f(x_i) i wykres rozkładu Poisona,

-dokonujemy graficznej analizy błędów.

3. Wyznaczanie charakterystyki licznika Geigera-Mullera -przebieg ćwiczenia:

-preparat promieniotwórczy umieszczamy w domku ołowianym w niewielkiej odległości od okienka licznika,

-uruchamiamy przelicznik elektroniczny i stopniowo zwiększamy napięcie-zapisujemy napięcie progowe,

-pomiary wykonujemy dla napięcia zmieniającego się od napięcia progowego do napięcia 750V co 10V,

-kreślimy charakterystykę N=f(U),

-wyznaczamy plateau licznika i względne nachylenie,

-dokonujemy graficznej analizy błędów.

4

4

---