Регистрация ионизирующих частиц

Приборы, регистрирующие заряженные частицы, а также рентгеновское и гамма-излучение называют детекторами. Детекторы могут быть разделены на три группы по методам регистрации:

¨ следовые детекторы позволяют наблюдать траекторию частицы;

¨ счетчики регистрируют появление частицы в заданном объеме;

¨ интегральные приборы дают информацию о потоке ионизирующего излучения.

В качестве примера рассмотрим работу газоразрядных счетчиков (типа СТС-5, СТС-6, СБМ-20).

Газоразрядный счетчик (рис. 1) представляет собой устройство, состоящее из двух электродов 1 и 4, имеющих положительный и отрицательный потенциалы соответственно. Одним электродом является металлический цилиндр 2, который соединяется с отрицательным полюсом 4, вторым электродом служит металлическая нить 3, натянутая вдоль оси цилиндра. Газоразрядные счетчики заполняются разряженной смесью инертных газов аргона и неона с добавками.

Ионизирующая частица, попадая в межэлектродное пространство, вызывает ионизацию молекул газа. Под действием электрического поля положительные ионы движутся к катоду, отрицательные – к аноду. Возникает газовый разряд, ток которого пропорционален энергии частицы.

Рис.1.

Самостоятельный разряд, возникший в счетчике, необходимо погасить, иначе счетчик не прореагирует на следующую ионизирующую частицу. Для этой цели последовательно со счетчиком включают высокоомный резистор. При протекании тока на этом резисторе возникает значительно большее падение напряжения по сравнению с газовым разрядом, напряжение на счетчике уменьшается и разряд прекращается. Электрические импульсы, возникающие на резисторе, усиливают и регистрируют специальными счётными устройствами или индикаторами.

Практическая часть

Описание лабораторной установки и метода измерения

Основными частями лабораторной установки (рис. 2) являются индикатор ионизирующих частиц и счетчик импульсов. Электрическую схему индикатора составляют резистор, 2 конденсатора и газоразрядный счетчик типа СБМ-20. При подаче на индикатор напряжения 450В от источника постоянного тока (ВУП-2М) в репродукторе, подключенном к индикатору, чётко прослушиваются щелчки от разрядов, возникающих в газоразрядном счётчике от действия ионизирующих частиц. Одновременно счётчик импульсов (СИЛ-1) ведёт автоматический подсчет ионизирующих частиц.

Рис. 2.

Так как бета-излучение обладает небольшой проникающей способностью, то контейнер с радиоактивным препаратом необходимо устанавливать непосредственно под газоразрядным счетчиком. Для более точного подсчёта количества импульсов, возникающих в газоразрядном счетчике за одну минуту, все измерения интенсивности следует проводить в течении трёх или более минут, а результат усреднять.

2.2. Задание 1. Определить линейные и массовые коэффициенты поглощения бета-излучения для различных веществ.

Внимание: в течение всего эксперимента не менять положение контейнера относительно газоразрядного счётчика.

Ход работы.

1. Измерить уровень космического излучения (фон) в течении 3 минут.

2. Установить контейнер с радиоактивным препаратом под газоразрядный счетчик и измерить поток ионизирующих частиц от этого препарата.

3. Измерить толщину исследуемой пластины микрометром.

4. Положить пластину из исследуемого вещества на контейнер и измерить поток ионизирующих частиц после прохождения через вещество.

5. Результаты измерений занести в таблицу 1.

6. Пользуясь формулой (1) вычислить линейный коэффициент поглощения:

7. Вычислить массовый коэффициент поглощения по формуле:

, [μ]=м²/кг

8. Результаты вычислений занести в таблицу 1.

9. Построить графическую зависимость массового коэффициента поглощения от плотности вещества.

2.3. Задание 2. Определить толщину слоя половинного поглощения бета-излучения алюминием.

Ход работы.

1. Измерить уровень космического излучения (фон) в течении 3 минут.

2. Измерить толщину пластины микрометром.

3. Положить на контейнер алюминиевую пластину и измерить поток ионизирующих частиц, проходящих через неё.

4. Результаты измерений занести в таблицу 2.

5. Повторять пункты 2-4 пока число пластин на контейнере не достигнет 6.

6. Построить зависимость потока ионизирующего излучения от толщины слоя алюминиевых пластин.

7. По графику определить величину половинного поглощения L_1/2 бета-излучения для алюминия. Выполнить необходимые построения.

Таблица 1

Измерение   Интенсивности	Число импульсов	Толщина пластины L, мм	Плотность вещества r,
за мин.	За мин.	за 1мин. без фона
Космическое излучение (фон)			—	—	—	—	—
От источника бета-излучения				—	—	—	—
После прохождения через вещество
Алюминий
Сталь
Титан
…

Таблица 2

Вопросы выходного контроля

1. Дать характеристику биологическому действию ионизирующего излучения.

2. Способы защиты от ионизирующего излучения.

3. Устройство и принцип действия газоразрядного счетчика.

4. Каково назначение высокоомного резистора в цепи газоразрядного счетчика?

5. Что понимают под термином «космическое излучение» или «фон»?