Характеристики трубки лічильника Гейгера-Мюллера

Інструкції з техніки безпеки

Метал корпусу настільки тонкий, що через нього може проходити гамма-випромінювання. Для того, щоб мати можливість виявляти альфа- і бета-випромінювання, а також рентгенівське випромінювання, на одному кінці трубки є слюдяне вікно.

Лічильник дуже чутливий до механічних навантажень і має бути захищений спеціальним чохлом, що входить до комплекту поставки. Аксіальний дріт лічильної трубки з'єднаний з центральним провідником через резистор 10 МОм, а корпус лічильної трубки з'єднаний з провідником фази кабелю BNC. Напруга подається між лічильним дротом і корпусом лічильної трубки. Для того, щоб уникнути точкових розрядів на металевому дроті, він наплавляється на кульку.

Принцип вимірювання

Контртрубка використовує іонізуючий ефект високоенергетичного випромінювання: Коли рентгенівські промені потрапляють у лічильну трубку, вони іонізують частинки газу, створюючи позитивно заряджені іони і вільні електрони, первинні електрони. Останні прискорюються до позитивно зарядженого дроту лічильника, отримуючи таким чином енергію, достатню для іонізації наступних частинок газу. Завдяки цьому так званому газовому розмноженню лавина електронів досягає анода. Це, в свою чергу, призводить до протікання струму між стінкою лічильної трубки і дротом і, таким чином, до падіння напруги, яке реєструється. За допомогою резистора цей потік струму можна перетворити на сигнал напруги. У випадку портативних лічильників Гейгера-Мюллера цей сигнал підсилюється електронікою, а потім виводиться у візуальному або звуковому вигляді.

Внутрішня частина лічильника заповнена газовою сумішшю, яка складається з інертного газу. Оскільки частинки іонізованого газу можуть вивільняти вторинні електрони зі стінки лічильника, що викривить результат вимірювання, їх потрібно затримати гасильним газом, у даному випадку галогеном. Він буде витрачений на реакцію з частинками іонізованого газу. Ось чому термін служби лічильника обмежений.

Характеристики лічильника описують його робочий діапазон, тобто діапазон напруги, в якому він надійно підраховує вхідні частинки.

Якщо іонізуюче випромінювання проходить через лічильну трубку, частинки газу іонізуються і вивільняються первинні електрони. Вони прискорюються до дроту лічильника. Однак вони досягають дроту лише тоді, коли не рекомбінують з частинками газу на своєму шляху. Якщо напруга на трубці лічильника занадто низька, частина імпульсів втрачається по дорозі, і результуючий сигнал не буде остаточним (діапазон рекомбінації). При збільшенні напруги всі первинно випущені електрони вдаряються об анод до певного рівня. З цього моменту вимірюваний струм пропорційний енергії вхідного випромінювання. При подальшому збільшенні напруги первинні електрони забирають стільки енергії, що іонізують додаткові частинки газу. Вимірюваний струм, однак, все ще пропорційний енергії падаючого випромінювання (діапазон пропорційності).

Мертвий час

Відразу після газового розряду лічильник не може виявляти нові частинки протягом приблизно 100 мкс. Це так званий мертвий час. У цей час позитивно заряджені іони захищають анод від електричного поля. Тільки після того, як іони газу перемістяться до катода, а додатковий галоген погасить розряд трубки, лічильник знову буде готовий до роботи.

Якщо = 90 мкс - це мертвий час лічильника Гейгера-Мюллера, а - виміряна частота пульсу, то дійсна частота пульсу дорівнює:

Розташуйте лічильник (контртрубку) безпосередньо в первинний промінь або за допомогою тримача, або за допомогою гоніометра. Вставте трубку діафрагми діаметром 1 мм у вихідний отвір променя блоку для колімації рентгенівського випромінювання. Крім того, контртрубка може бути винесена за межі первинного пучка.
Підключіть лічильну трубку за допомогою кабелю BNC до MultiLINK.

Примітка

Ніколи не залишайте лічильник Гейгера-Мюллера в первинному рентгенівському випромінюванні на тривалий час.

Експеримент можна виконувати або тільки з використанням рентгенівської установки, або за допомогою комп'ютера.

Процедура без комп'ютера

• У меню "Параметри рентгенівського випромінювання" встановіть напругу і силу струму на аноді. Виберіть напругу 35 кВ і силу струму 0,02 мА. Це призводить до швидкості підрахунку приблизно 1500 імпульсів в секунду, що є достатнім для вимірювання без зносу трубки лічильника.

• У розділі "Меню" на дисплеї виберіть "Налаштування".

• У наступному вікні виберіть "Напруга лічильника ГМ" і встановіть потрібне значення за допомогою клавіш зі стрілками.

• Час усереднення імпульсів за секунду має бути встановлений у "Меню", "Налаштування", "Час стробування". Ми рекомендуємо встановити час затримки (стробування) приблизно 10 секунд, щоб уникнути статистичних відхилень.

• Запишіть швидкість лічби при напрузі лічильної трубки між 300В і 600В з кроком 10В. У точці перегину використовуйте менші кроки (1В).

Частина користувацького інтерфейсу програмного забезпечення

Положення плато змінюється в залежності від типу вимірювальної трубки.

Наступний результат є прикладом і, отже, фактичні значення вимірювань можуть відрізнятися.

Виміряні значення наведені в таблиці 1, а результат представлений у вигляді графіка на рисунку 8. Імпульси досягають анода лише при напрузі 336 В. Після цього настає плато. Оскільки будь-яка напруга, що перевищує плато, може пошкодити лічильник, не передбачається (а також не є можливим) подавати напругу > 600 В.

Примітка: У випадку напруги на лічильнику нижче області виходу, хід характеристичної кривої залежить від іонізаційної здатності падаючого випромінювання (рис. 3). Якщо лічильник реєструє сильніші іонізуючі частинки, то результуючий іонізаційний струм є сильнішим, ніж у випадку слабких іонізуючих частинок. Інтенсивність рентгенівського випромінювання недостатня для виникнення значного струму іонізації.