zadanie1.doc

Aldona Dąbrowska                                                                                              17.10.2006r

Zadanie 1

Wyznaczanie charakterystyki licznika Geigera Mullera

1) Wstęp teoretyczny

W liczniku Geigera Mullera przyłożona różnica potencjałów jest tak duża, że elektrony uderzając w anodę licznika powodują wybicie fotonu e- (anoda)à hν.  Fotony promieniowania natychmiast rozprzestrzeniają się w całej objętości licznika i jonizują gaz wypełniający licznik, a także wybijając elektrony z katody: hν (katoda) à e-. Te z kolei znowu przyspieszone w polu elektrycznym powodują dalsze jonizację. W ten sposób powstaje lawina jonów w całym obszarze licznika i wielkość impulsu elektrycznego przestaje być proporcjonalna do energii cząstki pierwotnej wpadającej do licznika. Po pewnym czasie jonizacja lawinowa zostaje zahamowana wskutek wytworzenia w pobliżu anody wielu mało ruchliwych  jonów dodatnich. Jony te ekranują anodę i powodują zmniejszenie natężenia pola elektrycznego w jej pobliżu, zapobiegając w ten sposób wtórnej jonizacji. Dopiero gdy oddalą się one od anody i natężenie pola elektrycznego w jej pobliżu ponownie wzrośnie, licznik może zarejestrować wpadającą cząstkę.

              Warunek działania licznika w zakresie geigerowskim jest:

A (na / nj ) Q w >1

gdzie: A- współczynnik wzmocnienia gazowego

                         Q -wydajność kwantowa katody w elektronach na 1 kwant

                         w-prawdopodobieństwo, że 1 wzbudzony atom wyemituje 1 kwant

Przy spełnieniu tej nierówności istnieje przynajmniej jeden fotoelektron zdolny do spowodowania następnej lawiny.

Natężenie pola elektrycznego w trakcie tworzenia się chmury jonowej zmniejsza się do wartości przy której przybywające nowe cząsteczki nie mogę już tworzyć lawiny. Dopiero  w miarę przesuwania się chmury jonów dodatnich do katody- natężenie pola elektrycznego przy anodzie wzrasta do poprzedniej wartości. Wzrost rozpoczyna się przy anodzie i przesuwa się do katody. Gdy wszystkie jony dodatnie zbiorą się na katodzie, natężenie pola we wszystkich punktach licznika powróci do wartości normalnej, odpowiadającej początkowemu napięciu licznika. Współczynnik wzmocnienia gazowego wzrasta przy tym od zera aż do wartości pierwotnej.

              Istnieje krytyczna odległość rc na jaka musza się przesunąć jony dodatnie, aby współczynnik wzmocnienia gazowego stał się większy od jedności i aby w następstwie znowu mogły być liczone impulsy. Czas w jakim jony dodatnie przebędą  odległość rc , nazywa się czasem martwym licznika td licznik w tym czasie jest nie czuły na przechodzące przez niego cząsteczki. 

              Jeśli Vp- napięcie progowe(początkowe) licznika, a Vm- napięcie w danej chwili (robocze) oraz q- ładunek chmury jonowej na jednostke długości , to zależność między promieniem krytycznym rc a przepięciem Vm - Vp wynosi:

Vm – Vp =2q ln ( rb /rc)

gdzie: rb – promień katody.

Napięcie progu geigerowskiego Vp zależy od różnych czynników:

a)      wartości f

b)     średnicy drutu

c)      średnicy walca

d)     ciśnienia cząsteczkowego czynnika gaszącego

2) Zestawienie wyników

3) Wykres  zależności szybkości liczenia od przyłożonego napięcia.