Zakład Radiocheii i Cheii Koloidów ĆWICZEIE 2 CHARAKTERYSTYKA ROBOCZA LICZIKA SCYTYLACYJEGO. CZAS MARTWY LICZIKA SCYTYLACYJEGO i G-M Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych
Zakład Radiocheii i Cheii Koloidów CEL ĆWICZEIA Zdjęcie charakterystyki napięciowo-zliczeniowej licznika scyntylacyjnego, wyznaczenie napięcia pracy Wyznaczanie czasów artwych licznika scyntylacyjnego i licznika Geigera -Müllera ZAGADIEIA Podział liczników gazowych ze względu na wielkość przyłoŝonego napięcia Budowa i działanie licznika G-M i scyntylacyjnego Czas artwy, czas rozdzielczy i czas powrotu Oddziaływanie proieniowania z aterią ŹRÓDŁO PROMIEIOTWÓRCZE źródła zaknięte 90 Sr APARATURA Sonda scyntylacyjna ST-350, U ax - 1000 V Licznik kielichowy G-M, U pracy - 860 V Dwa przeliczniki SPECTECH ST360 COUTER Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych 2
Zakład Radiocheii i Cheii Koloidów Fot. 1. Aparatura poiarowa uŝywana w niniejszy ćwiczeniu. Fot. 2. Przelicznik SPECTECH ST360 COUTER. Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych 3
Zakład Radiocheii i Cheii Koloidów SPECTECH ST360 COUTER DISPLAY SELECT uoŝliwia wchodzenie do następujących funkcji: a) COUTS wyświetlającej liczbę zliczeń b) TIME pozwalającej na ustawienie czasu poiaru c) RATE wyświetlającej tepo zliczeń d) HIGH VOLTAGE pozwalającej na ustawienie odpowiedniego napięcia e) ALARM POIT pozwalającej na ustawienie alaru DOW i UP odpowiadają za przechodzenie w górę lub dół skali napięcia bądź czasu COUT uruchaia poiar STOP powoduje przerwanie poiaru RESET pozwala na usuwanie wyników WYKOAIE ĆWICZEIA Wyznaczenie napięcia pracy licznika scyntylacyjnego Badane źródełko proieniotwórcze ( 90 Sr) uieścić w doku osłonowy pod sondą scyntylacyjną na pozycji drugiej od góry. Włączyć czerwony przycisk O/OFF z tyłu aparatu SPECTECH ST360 COUTER (spowoduje to zapalenie się zera na wyświetlaczu oraz zapalenie się czerwonej lapki STOP). Za poocą przycisku DISPLAY SELECT wejść w funkcję TIME (jednokrotne naciśnięcie DISPLAY SELECT). Zapali się czerwona, podłuŝna dioda znajdująca się po lewej stronie napisu TIME na wyświetlaczu. aleŝy ustawić czas poiaru na 60s za poocą przycisków UP i DOW. Po ustawieniu czasu, korzystając ponownie z przycisku DISPLAY SELECT, wejść w funkcję HIGH VOLTAGE (dwukrotne naciśnięcie DISPLAY SELECT). Zapali się czerwona, podłuŝna dioda znajdująca się po lewej stronie napisu HIGH VOLTAGE na wyświetlaczu. Ustawić napięcie pracy aparatu na 580V za poocą przycisków UP i DOW. astępnie równieŝ za poocą przycisku DISPLAY SELECT wejść w funkcję COUTS (trzykrotne naciśnięcie DISPLAY SELECT), po czy w celu uruchoienia pierwszego poiaru wcisnąć przycisk COUT Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych 4
Zakład Radiocheii i Cheii Koloidów znajdujący się po lewej stronie aparatu obok przycisku STOP. Po wykonaniu pierwszego poiaru naleŝy zwiększyć wartość napięcia o 20V i ierzyć liczbę ipulsów źródła. Procedurę tę naleŝy powtarzać do uzyskania wartości napięcia 980V. Prowadzenie poiarów przy napięciu wyŝszy od 1000V grozi uszkodzenie licznika. Poiary naleŝy wykonywać jednokrotnie. Po uzyskaniu wyników liczby zliczeń źródła w przedziale napięć 580V-980V naleŝy zierzyć liczbę ipulsów tła proieniotwórczego (tj. po wyjęciu źródła) w ty say zakresie napięcia. Tak jak w przypadku poiarów liczby zliczeń źródła naleŝy zacząć od napięcia 580V, a następnie zwiększając kaŝdorazowo wartość napięcia o 20V osiągnąć wartość 980V. Otrzyane wyniki naleŝy uieścić w tabeli: Lp. apięcie [V] Liczba zliczeń źródła /60s 1. 580 2. 600 n. 980 Liczba zliczeń tła t /60s ( t )/ t W dalszych poiarach za napięcie pracy sondy scyntylacyjnej naleŝy przyjąć napięcie wyznaczone w niniejszej części ćwiczenia. Wyznaczanie czasu artwego licznika scyntylacyjnego i licznika Geigera -Müllera W celu wyznaczenia czasu artwego licznika scyntylacyjnego, podstawkę z dwoa otworai naleŝy uieścić w doku osłonowy pod sondą scyntylacyjną na pozycji drugiej od góry. Poiary naleŝy rozpocząć od zierzenia liczbę ipulsów pochodzących od jedynego źródła proieniowania, następnie naleŝy zierzyć liczbę ipulsów pochodzących z dwóch źródeł jednocześnie, a zakończyć ierząc liczbę ipulsów pochodzącą wyłącznie od źródła drugiego. Poiary naleŝy prowadzić czasie 200s oraz przy takiej wartości napięcia pracy jaka została wyznaczona w pierwszej części ćwiczenia (etoda ustawienia czasu poiaru oraz napięcia na aparacie SPECTECH ST360 COUTER jak powyŝej). UWAGA!!! W trakcie poiarów proszę nie naruszać połoŝenia podstawki w doku osłonowy. Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych 5
Zakład Radiocheii i Cheii Koloidów W analogiczny sposób naleŝy wyznaczyć czas artwy licznika G-M. Źródło proieniowania naleŝy uieścić na pozycji drugiej od góry w doku osłonowy pod licznikie G-M, po czy powtórzyć przedstawioną powyŝej procedurę poiarową. Poiary naleŝy prowadzić równieŝ w czasie 200s natoiast za napięcie pracy licznika G-M naleŝy przyjąć wartość 860V (etoda ustawienia czasu poiaru oraz napięcia na aparacie SPECTECH ST360 COUTER jak powyŝej). Otrzyane wyniki naleŝy uieścić w tabelach: Sonda scyntylacyjna Lp. uer źródła Liczba ipulsów ip /200s 1. 1 2. 2 3. 1+2 Liczba ipulsów ip /100s ( ip /200s)/2 Licznik G-M Lp. uer źródła Liczba ipulsów ip /200s 1. 1 2. 2 3. 1+2 Liczba ipulsów ip /100s ( ip /200s)/2 OPRACOWAIE WYIKÓW 1) W celu wyznaczenia charakterystyki napięciowo-zliczeniowej licznika scyntylacyjnego naleŝy sporządzić wykres (- t )/ t f(u) w funkcji napięcia. a wykresie proszę zaznaczyć wartość napięcia pracy sondy scyntylacyjnej. 2) Wyznaczenia czasów artwych licznika scyntylacyjnego i licznika G-M opiera się na następujący rozuowaniu: JeŜeli przez 0 oznaczy się liczbę cząstek wpadających do licznika w czasie 200s, a przez liczbę cząstek zarejestrowanych w ty czasie przez licznik, to: Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych 6
Zakład Radiocheii i Cheii Koloidów 0 1 - * t gdzie: t - oznacza czas artwy wyraŝony w sekundach. Wyznaczenie jest bardzo trudne poniewaŝ wartość zaleŝy od szeregu paraetrów (aktywność źródła, współczynnik geoetrii układu, współczynnik pochłaniania itp.). W związku z powyŝszy, aby wyznaczyć czas artwy licznika naleŝy zastosować wykonywaną w niniejszy ćwiczeniu procedurę, czyli znaleźć dwa źródła o podobnej aktywności i zachowując stale warunki geoetrii zierzyć kolejno liczby ipulsów pochodzących od kaŝdego z nich ( 1 i 2 ) oraz od obu jednocześnie ( ). a podstawie pierwszego wzoru oŝna przyjąć, Ŝe: 01 1 1-1* t ; 02 2 1-2* t ; 0 1 - * t PoniewaŜ 0 01 + 02 to: 1 - * t 1 1-1* t 2 + 1-2* t a podstawie powyŝszego równania, zaniedbując wartości czynnika 1 2, oŝna obliczyć czas artwy licznika: t 1+ 2-2* 1* 2 * 100 3) Znając czas artwy licznika oŝna równieŝ określić rzeczywistą liczbę cząstek wpadających w przestrzeń czynną licznika wprowadzając tzw. poprawkę na czas artwy. Poprawka ta wyraŝa się wzore: K t 0 1 * t 1-100 Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych 7
Zakład Radiocheii i Cheii Koloidów a podstawie powyŝszego wzoru naleŝy obliczyć poprawki na czas artwy dla licznika scyntylacyjnego i licznika G-M w zakresie liczby ipulsów podanych w tabelach: Licznik scyntylacyjny Lp. ip /100s K t 1. 20 000 2. 22 000 3. 24 000 4. 26 000 n. 50 000 Licznik G-M Lp. ip /100s K t 1. 4 000 2. 6 000 3. 8 000 4. 10 000 n. 30 000 4) a podstawie powyŝszych danych sporządzić wykres zaleŝności współczynników poprawek na czas artwy od liczby ipulsów K t f(). Literatura uzupełniająca 1. T. Hilczer - Ćwiczenia z fizyki jądrowej, rozdz. 2. 2. Radiocheia w ćwiczeniach i zadaniach - praca zbiorowa, rozdz. II. 3. A. Piątkowski, W. Scharf - Elektroniczne ierniki proieniowania jonizującego, str. 195-289. 4. J.B. England - Metody doświadczalne fizyki jądrowej, str. 50-74. Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych 8