Общая характеристика детекторов ядерных частиц

Лабораторная работа №1-2.

Методы регистрации ядерных частиц.

I Цель работы:

1.1 Изучение методов регистрации ядерных частиц и -квантов.

1.2 Оценка достоинств и недостатков различных типов детекторов.

1.3 Знакомство с конструктивными элементами некоторых детекторов.

1.4 Экспериментальное определение рабочей характеристики счетчика Гейгера-Мюллера

и измерение его мертвого времени.

I I Приборы и оборудование.

Счетчик Гейгера-Мюллера, пузырьковая камера, ЛАТР, счетчик электрических импульсов, электронное устройство управления работой счетчика, секундомер, радиоактивные препараты.

III Теоретическая часть.

Общая характеристика детекторов ядерных частиц.

Ядерные частицы (, , ,p,n…) из-за микроскопической природы нельзя наблюдать непосредственно. Поэтому для их регистрации, экспериментального измерения их характеристик, изучения процессов взаимодействия частиц с веществом необходимо изготовление специальных приборов, называемых детекторами ядерных частиц.

В этих приборах микрочастиц регистрируются не непосредственно, а по их вторичному воздействию на вещество, важнейшим из которых являются образование электронов и ионов (ионизация), возбуждение атомов среды, приводящих к свечению (люминесценция, излучения Черенкова-Вавилова), тепловые явления и т.д. Благодаря этим эффектам частицы могут быть зарегистрированы по появлению на выходе детектора электрических импульсов тока или напряжения, либо по почернению фотоэмульсии, образованию видимых капелек тумана в пересыщенном паре, изменению структуры вещества и т.д.

Достоинства детекторов определяются целым рядом параметров, важнейшими из которых являются:

a) Эффективность – вероятность (обычно в процентах) регистрации частицы при ее попадании в рабочий объем детектора.

b) Время памяти (число рабочих циклов)- время сохранения структурных изменений рабочего вещества детектора, подлежащих выявлению.

c) Мертвое время - время восстановления детектора до первоначальной чувствительности после очередного срабатывания.

d) Энергетическое разрешение – точность измерения энергии частицы.

e) Пространственное разрешение - точность определения места попадания частицы в объем детектора.

f) Временное разрешение -точность измерения момента прохождения частицы через детектор.

Разумеется, можно в вести и другие, не менее важные параметры (эффективный объем детектора, чувствительность, управляемость, длительность и трудность обработки результатов, экономические

факторы и т. д.).

По характеру получаемой конечной информации о частицах детекторы можно условно разделить на два класса: детекторы дискретного счета и трековые (следовые) детекторы.

Рассмотрим качественно принцип действия этих детекторов, и остановимся более подробно на характеристиках счетчика Гейгера-Мюллера, изучаемый экспериментально в данной лабораторной работе.