DETERMINAREA TIMPULUI MORT AL UNUI DETECTOR DE RADIAŢII NUCLEARE PRIN METODA CELOR DOUA SURSE DE RADIAŢII

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "DETERMINAREA TIMPULUI MORT AL UNUI DETECTOR DE RADIAŢII NUCLEARE PRIN METODA CELOR DOUA SURSE DE RADIAŢII"

Κασσάνδρα Κωνσταντίνου
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 UNIVERSITATEA "POLITEHNICA" DIN BUCURESTI DEPARTAMENTUL DE FIZICÅ LABORATORUL DE FIZICĂ ATOMICĂ ŞI NUCLEARĂ BN DETERMINAREA TIMPULUI MORT AL UNUI DETECTOR DE RADIAŢII NUCLEARE PRIN METODA CELOR DOUA SURSE DE RADIAŢII 1

2 DETERMINAREA TIMPULUI MORT AL UNUI DETECTOR DE RADIATII NUCLEARE PRIN METODA CELOR DOUA SURSE DE RADIATII 1. Sopul luăii. a) Cunoaşteea uno metode de deteminae expeimentală a timpului de ezoluţie al unui sistem de detetae ehipat u deteto Geige-Mulle sau u sintilaţie. b) Deteminaea expeimentală a timpului de ezoluţie al unui deteto Geige- Mulle pin metoda elo două suse. 2. Teoia luaii. La detetaea adiatiilo emise de un izotop adioativ tebuie să se ţină seama de aptul ă poesele de înegistae şi de evenie a apaatuii în staea iniţială neesită un anumit timp init. Patiulele ae intă în deteto sunt distibuite în timp după legi statistie şi, de aeea, există o anumită pobabilitate a unele din ele să ajungă în deteto tomai în intevalul de timp în ae sistemul este inapabil să le înegisteze. Dei, hia daă s-a lua în egimul optim de unţionae al instalaţiei de înegistae, un anumit numa de săpai este inevitabil şi aptul tebuie luat în onsideae la peluaea ezultatelo deteminăilo. Când o patiulă pătunde în deteto, ea ionizează gazul din inteioul aestuia şi ionii pozitivi astel omaţi eanează anodul. Cât timp aeştia nu dispa ( nu se neutalizează ) detetoul este insensibil aţă de oiae altă patiulă inidentă. Pezenţa ionilo pozitivi în juul anodului ae a intensitatea âmpului eleti din aea egiune să sadă tempoa sub valoaea minimă la ae se mai poate podue înă multipliaea în gaz. Un sistem de detetae al adiaţiilo nuleae este omat dint-un deteto de adiaţii şi dint-o instalatie auxiliaă de măsuă. Poesele de ionizae, şi în geneal poesele de inteaţiune adiaţie-substanţă au lo în detetoul de adiaţii, unde adiaţia inidentă edează, paţial sau omplet, enegia sa detetoului. Instalaţia auxiliaă de masuă tansoma inomatia unizata de deteto int-un ezultat, ae se expima pint-un numa de impulsui, o viteza de numaae, un uent de ionizae, et. Intevalul de timp, inepind de la amosaea unui impuls (deaai in gaz ) si pina la omaea unui nou impuls de desaae (vezi ig.1), se numeste timpul mot al detetoului si se noteaza u m. Aest inteval de timp poate i onsideat egal u intevalul de timp in ae ionii pozitivi podusi in zona de imp intens a iului anodi ental al detetoului de adiatii se deplaseaza pentu a ajunge la eletodul exteio ilindi, ae onstituie atodul detetoului. Intevalul de timp neesa pentu ompletaea ionilo pozitivi este: 2 2 ( ) ln a p t = a (5) 2μ U unde: - si a epezinta aza atodului si a anodului int-un deteto de oma ilindia - p este pesiunea gazului din deteto 2

3 - μ este oeiient de mobilitate al ionilo - U este tensiunea inte eletozi In ealitate, eea e detetam int-o instalatie pentu detetaea adiatiilo nu este nii timpul mot (vezi ig. 1.), nii timpul de oletae al ionilo pozitivi, i timpul dupa ae impulsuile de amplitudini tot mai mai poduse de deteto sunt apabile sa depaseasa tensiunea de pag a detetoului, U pag, si sa podua o noua inegistae. Rezulta a exista un inteval de timp in ae instalatia de detetae nu inegisteaza nii un impuls, si ae se numeste timp de ezolutie,, al instalatiei de detetae. Aest inteval de timp este deteminat atat de detetoul de adiatii, at si de instalatia eletonia de masua asoiata aestuia. Timpul mot al detetoului este deteminat de aateistiile onstutive si de tensiunea apliata detetoului. Maimea lui este de odinul mioseundelo. Pentu a se aateiza omplet instalatia de detetae, vom deini si timpul de evenie al instalatiei: pin deinitie, timpul de evenie al detetoului, este intevalul de timp ( ev ), dupa ae impulsul dat de deteto atinge din nou amplitudinea initiala (nomala) ( vezi ig.1). Din studiul ig.1 se obseva a la sisitul intevalului de timp delimitat de duata ( m+ ev ), detetoul Geige-Mulle isi egaseste onditiile de untionae initiale. Se vede a timpul mot al detetoului se poate detemina diet din masuatoile eetuate u ajutoul unui osilosop, ae eda pe ean o imagine identia elei din igua 1. Instalatia eletonia de masua este aateizata de tensiunea de pag U p, ae da pagul de sensibilitate al montajului eletoni. Numai aele impulsui ale ao amplitudini depases valoae tensiunii de pag U p vo i inegistate. m ev U pag timpul Fig. 1. Amplitudinea impulsului 3

4 Dei amplitudinea unui impuls dat de deteto atinge din nou maimea U p dupa un inteval de timp egal u timpul de ezolutie. Daa notam u n numaul de patiule inegistate de deteto in unitatea de timp, inseamna a pe o duata de timp egala u n, unde este timpul de ezolutie ( ae apoximeaza destul de bine timpul mot al detetoului), soses la deteto un numa de patiule Δ n = t n = n n (unde Δ n = n - n ) ae nu mai sunt inegistate. Rezulta : n n = (6) 1 n Cu aeasta omula se oeteaza viteza de numaae n obtinuta expeimental, pentu a gasi viteza de numaae eala, n, de apt adenta patiulelo ae soses la deteto. Timpul mot al unui deteto de adiatii,, se poate detemina pin metoda elo doua suse. + n2 n12 = (7) 2 unde: ( ) n este viteza de numaae penu ond ( u ambele suse eanate) n 1 - este viteza de numaae oespunzatoae pimei suse de adiatii (susa unu desopeita, susa doi aopeita de eanul de adiatii mobil din plumb inlusiv ondul de adiatii osmi si al laboatoului), - n 2 este viteza de numaae oespunzatoae elei de a doun suse de adiatii (inlusiv ondul): - n 12 este viteza de numaae oespunzatoae desopeiii ( inlatuaii eanaii) ambelo suse de adiatii simultan ( inlusiv ondul ). 3. Desieea instalatiei expeimentale Pentu deteminaea timpului mot (de apt, a timpului de ezolutie) al unui deteto Geige - Mulle se oloses doua suse β - ative de ativitati dieite asezate int-o aseta de plexiglae si aopeite u plaute de aluminiu sau din plumb glisante, suiient de goase pentu a absobi in integime adiatia, un deteto Geige - Mulle montat pe aelasi supot u asetele suselo si un numaato eletoni. 4. Modul de luu 4.1- Se studiaza u atentie modul de luu, dupa ae, in pezenta adului didati, se pune in untiune luaea. Susele si detetoul nu vo i misate din loul lo pe tot pausul luaii. De asemenea, tensiunea apliata detetoului tebuie sa ie mentinuta onstanta Ambele suse iind aopeite, se detemina viteza de numaae a ondului pentu o duata de inegistae de 10 minute Se desopea apoi una dinte suse si se a 3 deteminai de 3 minute, ale ao ezultate sa onode in limita eoii date de distibutia Poisson 4.4- Se aopea aeasta susa si se desopea ealalta, aand 3 deteminai de 3 minute Se a 3 deteminai de 3 minute u ambele suse desopeite Se te apoi datele in tabelul de mai jos, unde toate vitezele de numaae se expima in impulsui / seunda. 4

5 Tabel F n N 1 n 1 N 2 n 2 N 12 n 12 [s] 5. Indiatii pentu peluaea ezultatelo expeimentale. Peluaea datelo onsta in: a) medieea vitezelo de numaae; b) alulaea timpului mot se va ae olosind omula (12) indiata in teoia luaii; ) alulul eoii u ae este deteminat timpul mot olosind omula popagaii eoilo: 5 2 n S S S i n = n 2 = ni i t i i ; = 1 unde S este abateea standad asupa valoii medii a lui, ia standad a vitezei medii de numaae a ieaei suse. Rezultatul inal se va sie sub oma: =± S [s] (8) S n i este abateea Reeatul va upinde expliatia apaitiei timpului mot, pezentaea metodei elo doua suse, tabelul u ezultalele expeimentale si ezultatul inal. ANEXA 1 Intevalul de timp neesa pentu ompletaea ionilo pozitivi poate i alulat astel. Fie: U E= (1) + ln a ampul eleti, existent int-un deteto de oma ilindia, in ae aza atodului si a anodului sunt, espetiv a, inte eletozi iind apliata tensiunea U, + iind aza invelisului ilindi de ioni pozitivi omati pin ionizae, ae se deplaseaza ate atodul ilindi exteio. Se admite in liteatua a viteza ionilo pozitivi este popotionala u pesiunea gazului din deteto, atoul de popotionalitate iind asa-numitul oeiient de mobilitate μ al ionilo, adia: E d v= μ = + (2) p dt si inlouind expesia ampului eleti, obtinem: d+ E U = μ =μ (3) dt p p+ ln a de unde: t U + d + = μ dt (4) a pln o a ezulta intevalul de timp neesa pentu ompletaea ionilo pozitivi: 5

6 ( t= 2 2 a ) pln 2μU a. (5) ANEXA 2 Timpul mot al unui deteto de adiatii se poate detemina pin metoda elo doua suse. Aeasta metoda onsta in masuaea vitezelo de numaae in umatoaele azui: a) - ondul ( u ambele suse eanate) ; se obtine viteza de numaae, dei viteza de numaae eala va i: n = (6) 1 b)- viteza de numaae oespunzatoae pimei suse de adiatii (susa unu desopeita, susa doi aopeita de eanul de adiatii mobil din plumb); se obtine viteza de numaae n 1 (inlusiv ondul de adiatii osmi si al laboatoului), dei viteza eala de numaae este: n1 = (7) 1 )- viteza de numaae oespunzatoae elei de a doun suse de adiatii (inlusiv ondul): n2 n2 = (8) 1 n2 d)- viteza de numaae oespunzatoae desopeiii ( inlatuaii eanaii ) ambelo suse de adiatii simultan ( inlusiv ondul ): n12 n12 = (9) 1 n12 Inteaga luae se bazeaza pe obsevatia a, pentu viteza de numaae la ae oetia de timp mot nu depaseste 10-20%: n 1 + n2 = n12 + n adia: n2 n12 + = + (10) Eetuand alulele si neglijand temenii ae il ontin pe la puteile 2, 3 si 4 se obtine: + n2 n12 = (11) 2 ( ) n 6

Σχετικά έγγραφα

FIZICĂ. Bazele fizice ale mecanicii cuantice. ş.l. dr. Marius COSTACHE

FIZICĂ. Bazele fizice ale mecanicii cuantice. ş.l. dr. Marius COSTACHE FIZICĂ Bazele fizice ale mecanicii cuantice ş.l. d. Maius COSTACHE 1 BAZELE FIZICII CUANTICE Mecanica cuantică (Fizica cuantică) studiază legile de mişcae ale micoaticulelo (e -, +,...) şi ale sistemelo