4. Разрешающее время счётчиков.
В течение разряда и некоторого промежутка времени, непосредственно следующего за разрядом, электрическое поле в счётчике имеет меньшую величину. Зависимость потенциала собирающего электрода от времени с момента попадания в счётчик частицы показывает рис. 5.
Последующие частицы, попавшие в счетчик в начальной стадии развития разряда (за время τ), вообще не регистрируется. Этот интервал носит название мертвого времени счётчика. Промежуток времени, необходимый для полного восстановления электрического поля в счетчике после окончания мертвого времени, называется временем восстановления tв. Импульсы, которые сообщаются частицами, попавшими в это время в счетчик, имеют существенно меньшую амплитуду (пунктирные кривые на рис.5).
Мертвое время определяет минимальный промежуток времени, которым должны быть разделены пролеты через счетчик ядерных частиц, чтобы они были зарегистрированы отдельно. Типичное значение мертвого времени счетчиков Гейгера-Мюллера 10-3 .. .10-5 с. Ядерные превращения и взаимодействие излучения с веществом имеют статистический характер, следовательно, существует определенная вероятность попадания в счётчик двух или более частиц в течение мертвого времени τ, которые будут зарегистрированы как одна частица. Предположим, что эффективность счётчика равна 100%. Пусть n0 - средняя скорость попадания в счетчик частиц, n - средняя скорость счёта (число частиц, регистрируемых за единицу времени).
Рис. 5. Зависимость напряжения от времени после начала разряда.
За время t будет зарегистрировано nt частиц, следовательно, за время t суммарное мертвое время составит ntτ, а число несосчитанных частиц будет равно nontτ. Будем считать, что число попавших в счётчик частиц равно сумме зарегистрированных и несосчитанных частиц:
,
откуда
(1)
Рис. 6. Схема измерительной камеры для снятия счетной характеристики счетчиков Гейгера-Мюллера
1 – корпус камеры, 2 – счетчики СТС-6, 3 – пластина для ограничения потока излучения, 4 – кювета с радиоактивной солью KCL.
При малых скоростях
счета (nτ<<1)
поправка на просчеты незначительна и
можно считать, что
.
Обычно считают, что поправку на разрешающее
время счетчика надо вводить при
имп/с.
Одним из простейших методов экспериментального определения мертвого времени счетчика является метод двух источников.
Пусть n1
и n2
– средние (наблюдаемые) скорости счета
от каждого источника в отдельности, а
n12
суммарная скорость счета. Соответствующие
им действительные значения
,
согласно (1), равны:
;
;
(1)
(2)
Цель работы: экспериментальное изучение счетной характеристики счетчика Гейгера -Мюллера и оценка поправки на разрешающее время счетчика.
Оборудование: прибор «Арион» со свинцовым домиком (рис. 6), источник β – излучения (соль KCL в кювете), пластина с отверстием для ограничения потока β – частиц.
Выполнение работы:
Подготовить лабораторную установку к работе, проверив работоспособность источника питания, секундомера и счетчика импульсов. Установить минимально возможное напряжение питания счетчиков (250 В).