ΕΡΓΑΣΗΡΘΟ ΠΤΡΗΝΘΚΗ ΦΤΘΚΗ ΘΘ

Transcript

1 ΕΡΓΑΣΗΡΘΟ ΠΤΡΗΝΘΚΗ ΦΤΘΚΗ ΘΘ ΑΚΗΗ: ΑΝΑΛΟΓΘΚΟ ΑΝΘΥΝΕΤΣΗ ΟΛΘΘΗΗ ΤΣΗΜΑ ΛΗΦΗ ΔΕΔΟΜΕΝΧΝ CAMAC ΟΝΟΜΑΣΕΠΧΝΤΜΟ: ΑΣΚΑ ΔΗΜΗΣΡΘΟ 12470k ΖΗΣΟΤΜΕΝΑ: Εξοικείυζη με ηο ζύζηημα λήτηρ δεδομένυν Camac, λήτη θάζμαηορ, εύπεζη παπάγονηα ενίζσςζηρ ύζηημα λήτηρ δεδομένυν CAMAC

2 ΠΕΘΡΑΜΑΣΘΚΗ ΕΡΓΑΘΑ Σθνπόο ηεο άζθεζεο, εθηόο από ηε κειέηε ηνπ αλαινγηθνύ αληρλεπηή, είλαη θαη ε εμνηθείσζε κε ηε ιεηηνπξγία ηνπ ζύγρξνλνπ ζπζηήκαηνο ιήςεο δεδνκέλσλ CAMAC. Σηελ νπζία ε πεηξακαηηθή καο δηάηαμε απνηειείηαη από έλαλ αληρλεπηή νιίζζεζεο πνπ δνπιεύεη ζηελ αλαινγηθή πεξηνρή, από έλαλ παικνγξάθν θαη από γξήγνξα ειεθηξνληθά ζπλδεκέλα κεηαμύ ηνπο θαη κε ηνλ ππνινγηζηή. Έλα ζσκαηίδην πνπ πεξλά κέζσ ηεο ύιεο αιιειεπηδξά κε ηα ειεθηξόληα θαη ηνπο ππξήλεο ηνπ κέζνπ θπξίσο κε ηνληζκνύο θαη δηεγέξζεηο. Η απώιεηα ελέξγεηαο πεξηγξάθεηαη από ηε ζρέζε Bethe-Bloch. Τν κεγαιύηεξν κέξνο ηεο απώιεηαο ελέξγεηαο πεγαίλεη ζηε δηέγεξζε ησλ κνξίσλ θαη ησλ αηόκσλ θαζώο θαη ζηνλ ηνληζκό ησλ αηόκσλ ηνπ αεξίνπ. Λόγσ ηεο ελεξγεηαθήο απώιεηαο ε νπνία δαπαλάηαη ζηε δηέγεξζε ησλ κνξίσλ/αηόκσλ ηνπ αεξίνπ, ε κέζε ελεξγεηαθή απώιεηα γηα ηνλ ηνληζκό είλαη πεξίπνπ δύν θνξέο κεγαιύηεξνο από ηελ ελέξγεηα ηνληζκνύ ησλ αηόκσλ ηνπ αεξίνπ. Γηα παξάδεηγκα γηα ην Αξγό, ε ελέξγεηα ηνληζκνύ είλαη πεξίπνπ 15 ev, αιιά ε κέζε ελέξγεηα πνπ απαηηείηαη γηα ηε δεκηνπξγία ελόο δεύγνπο ηόλησλ/ειεθηξνλίσλ είλαη 26 ev. Ο ζσιήλαο νιίζζεζεο θνξηίνπ είλαη αληρλεπηήο αεξίνπ γεκίζκαηνο, ν νπνίνο ιεηηνπξγεί ζηελ αλαινγηθή πεξηνρή θαη απνηειείηαη από έλα θπιηλδξηθό αινπκηλέλην ζσιήλα, εμσηεξηθήο δηακέηξνπ 30mm. Σην εζσηεξηθό ηνπ θέξεη επηρξπζσκέλν ζύξκα βνιθξακίνπ W δηακέηξνπ 50κm. Τν αέξην πνπ ρξεζηκνπνηείηαη είλαη ην κε εύθιεθην αέξην κίγκα Ar/CO2 κε αλαινγία 93/7 ζε απόιπηε πίεζε 3 bar. Τν ζύξκα αλόδνπ ηξνθνδνηείηαη κε ζεηηθή πςειή ηάζε (~3000 V) ελώ ην κεηαιιηθό ηνίρσκα ηνπ ζσιήλα γεηώλεηαη. Όηαλ έλα ηνληζηηθό ζσκαηίδην, π.ρ. έλα κηόλην, δηαζρίζεη έλα ζσιήλα νιίζζεζεο θνξηίνπ, πξνθαιεί ηνληζκό ηνπ αεξίνπ ηνπ αληρλεπηή (δεκηνπξγία πξσηνγελώλ δεπγώλ ειεθηξνλίσλ-ηόλησλ). Με ηνλ ζσιήλα νιίζζεζεο κπνξνύκε επίζεο λα θαζνξίζνπκε ηελ πεξηνρή από ηελ νπνία πέξαζε ην ζσκαηίδην πρ. ην κηόλην. Γηα λα θαζνξίζνπκε κε κεγαιύηεξε αθξίβεηα ηελ ηξνρηά ηνπ ηνπνζεηνύκε πνιινύο ηέηνηνπο ζσιήλεο ηνλ έλαλ πάλσ ζηνλ άιιν θαη θαζώο πεξλάεη ην ζσκαηίδην από θάζε ζσιήλα αθήλεη ίρλνο. Αλ ελώζνπκε απηά ηα ίρλε κπνξνύκε λα αλαδεκηνπξγήζνπκε ηελ ηξνρηά ηνπ. Γηα λα κπνξέζνπκε λα κειεηήζνπκε ην θάζκα πξέπεη πξώηα λα θάλνπκε ελεξγεηαθή βαζκνινγία, ζα ρξεζηκνπνηήζνπκε δειαδή πεγέο γλσζηήο αθηηλνβνιίαο γ. Παίξλνπκε πεγέο Mo, Ag θαη Rb. Τα θάζκαηά ηνπο θαίλνληαη παξαθάησ:

3

4 Να πνύκε όηη γηα λα πάξνπκε απηά ηα δηαγξάκκαηα ζέζακε ηελ πςειή ηάζε (High Voltage) ζηα 2900V. Αθνινπζεί πίλαθαο κε ηα θεληξνεηδή θαλάιηα θαη ηηο αληίζηνηρεο ελέξγεηεο ησλ πεγώλ πνπ ρξεζηκνπνηήζακε: Πεγή αθηίλσλ γ Κεληξνεηδέο θαλάιη c Ελέξγεηα θσηνθνξπθήο (kev) Ag Mo Rb Σηξνγγπινπνηήζακε ηα θαλάιηα, γηαηί πξνθαλώο δεθαδηθόο αξηζκόο θαλαιηώλ δελ έρεη θαλέλα λόεκα. Αθνύ γλσξίδνπκε πηα ηξεηο θνξπθέο θαη ηηο αληίζηνηρεο ελέξγεηέο ηνπ κπνξνύκε λα θάλνπκε ελεξγεηαθή βαζκνινγία. Μπνξνύκε επηπιένλ όπσο θαη ζε άιιν πείξακα ην ζθάικα ζηα θαλάιηα είλαη 2. Αθνινπζεί ε επζεία ειαρίζησλ ηεηξαγώλσλ. Η επζεία είλαη θπζηθά ηεο κνξθήο E= a+bx

5 Energy of photopeak (kev) 25 Value Error a 3,2568 1,8744 b 0,0532 0, Channel (c) Από ην παξαπάλσ δηάγξακκα πξνθύπηεη όηη ε επζεία καο είλαη ε E ( ) ( ) c Αλ ιάβνπκε ππόςε καο θαη ην ζθάικα ησλ θαλαιηώλ, ηόηε από κεηάδνζε E ζθαικάησλ έρνπκε: E c b c E c Τειηθά έρνπκε E ( ) ( ) c Φξεζηκνπνηώληαο ηα 17.4 kev ηνπ Mo θαη ηε γελλήηξηα παικώλ, δίλνληαο παικνύο ζηελ είζνδν ΤΕSΤ ηνπ πξνεληζρπηή ππνινγίδνπκε ηνλ παξάγνληα ελίζρπζεο. Οη ηηκέο ησλ παικώλ πνπ ρξεζηκνπνηήζακε είλαη 68, 77, 95 θαη 141mV. Κάλνπκε Gaussian θαηαλνκή θαη πξνθύπηνπλ ηα παξαθάησ δηαγξάκκαηα:

6

7

8 High Voltage (mv) Θα θάλνπκε ην δηάγξακκα θεληξνεηδνύο θαλαιηνύ- πςειήο ηάζεο, ώζηε αξγόηεξα λα κπνξνύκε λα ηαπηνπνηνύκε ηα θαλάιηα ησλ πεγώλ καο ζε κηα ηάζε. Κεληξνεηδέο θαλάιη c Υςειή ηάζε (mv) Value Standard a 26, ,52707 b 0, , Channel (c) Αθνινπζώληαο ην ίδην ζθεπηηθό κε πξηλ βξίζθνπκε όηη ε εμίζσζε ηεο επζείαο είλαη: E ( ) ( ) c Επνκέλσο κπνξνύκε ηώξα λα βξνύκε κε ζηαζεξή ελίζρπζε ηελ ηάζε πνπ αληηζηνηρεί ζηα θεληξνεηδή θαλάιηα ησλ γλσζηώλ πεγώλ καο: Ελέξγεηα θσηνθνξπθήο (kev) Κεληξνεηδέο θαλάιη Υςειή ηάζε (mv)

9 Ο παξάγνληαο ελίζρπζεο G νξίδεηαη σο ν ιόγνο ηνπ θνξηίνπ πνπ ελαπνηίζεηαη ζην ζύξκα πξνο ην αξρηθό θνξηίν πνπ παξάγεηαη από ην ηνληζηηθό ζσκάηην, q G qi. Από ην θνξηίν πνπ θηάλεη ζηελ άλνδν ν πξνεληζρπηήο βιέπεη κόλν έλα κέξνο (f) θαη εμαξηάηαη από δηάθνξνπο παξάγνληεο όπσο ε αθηίλα ηεο αλόδνπ, ε θηλεηηθόηεηα ησλ ηόλησλ, ε πίεζε ηνπ αεξίνπ γεκίζκαηνο θ.α. Η ηηκή ηνπ f γηα ην πείξακα είλαη f=0.07 Η πεγέο καο εθπέκπνπλ θσηόληα ρακειήο ελέξγεηαο, επνκέλσο ζε ηόζν ρακειέο ελέξγεηεο ζα έρνπκε κόλν θσηνειεθηξηθό θαηλόκελν. Η κέζε ελέξγεηα πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα δεκηνπξγεζεί δεύγνο ειεθηξνλίνπ-ηόληνο είλαη 26 ev, άξα ν αξηζκόο ησλ ειεθηξνλίσλ πνπ δεκηνπξγνύληαη είλαη E n. 26eV Ελ γέλεη ην θνξηίν δίλεηαη από ηνλ ηύπν q=cv θαη ζηελ πεξίπησζή καο από ηνλ ηύπν 19 CV 19 q=ngf. Άξα έρνπκε CV ngf G / ( ), όπνπ C=1pF. nf Επεηδή έρνπκε ζθάικα ζηελ πςειή ηάζε κε κεηαθνξά ζθαικάησλ ζα έρνπκε 19 G 10 C G V V 1.6 nf Καηαξηίδνπκε ηνλ πίλαθα ηεο ελίζρπζεο γηα ηηο δηάθνξεο ελέξγεηεο: Πεγή γ Ελέξγεηα (kev) Υςειή Τάζε (mv) Ελίζρπζε G Ag Mo Rb