Приборы и принадлежности

Статистические закономерности радиоактивных распадов в источнике излучения и интенсивности радиационного фона в настоящей работе исследуются с помощью радиометра УМФ-2000, блок-схема которого приведена на рисунке 2.

Прибор состоит из: держателя счетных образцов; устройства детектирования; активной защиты; предусилителей; дискриминаторов; схемы антисовпадений; таймера; блока питания; блока высокого напряжения; индикаторов.

Детектором ионизирующего излучения в радиометре УМФ-200 служит полупроводниковый детектор из высокоомного кремния, легированного алюминием. Детектор защищен от действия высокоэнергетического космического излучения и естественного ионизирующего излучения свинцовым экраном, кроме этого, в приборе имеется активная защита, состоящая из ковра газоразрядных счетчиков.

Управляющая часть состоит из блока питания и блока формирователей, который служит для разделения импульсов от альфаи бета-частиц и в своем составе имеет схему антисовпадений, блок высокого напряжения для питания активной защиты из газоразрядных счетчиков, схему защиты от сетевых помех.

Блок питания служит для преобразования переменного напряжения 220 В сети в +12 В, -12 В и 6 В постоянного напряжения для работы электронных устройств. Блок питания также вырабатывает напряжение смещения для детектора.

Счетная схема имеет три канала. По первому каналу идет счет импульсов от альфа-частиц, по второму — от бета-частиц, по третьему — счет времени.

Управление прибором осуществляется как с помощью кнопок, расположенных на передней панели прибора, так и с компьютера.

Исследуемые счетные образцы в стандартной кювете помещаются в держатель счетных образцов с барабанным устройством для подачи их в фиксированное положение вблизи детектора.

Радиометр УМФ-200 предназначен для регистрации бета-частиц с энергией Е = 50 — 3500 кэВ, альфа-частиц — 3500−8000 кэВ. Диапазон измеряемой активности для бета излучения — 0,1−3000 Бк; для альфа излучения — 0,01−1000 Бк.

Проведение измерений и обработка результатов Перед включением радиометра следует ознакомиться с руководством по его эксплуатации, которое находится на рабочем месте. Убедившись в нормальном функционировании прибора, приступайте к выполнению заданий.

Задание 1. Расчет статистических ошибок и анализ распределения числа импульсов, регистрируемых при измерении интенсивности радиационного фона.

Структурная схема радиометра УМФ-2000.

• 1 — держатель счетных образцов
• 2 — счетный образец
• 3 — устройство детектирования
• 4 — активная защита
• 5 — предусилители
• 6 — дискриминаторы
• 7 — схема антисовпадений
• 8 — таймер
• 9 — блок питания
• 10 — блок высокого напряжения
• 11 — индикаторы
• 1. Измерьте n = 300 раз число импульсов N_ф, регистрируемых от фона детектором за 10 с.
• 2. Вычислите среднее арифметическое значение = N_ф/ n, среднюю квадратичную ошибку отдельного измерения _Nф по формуле (3), среднюю квадратичную ошибку среднего значения по формуле (5) и относительную ошибку измерений по формулам (6) и (7).
• 3. Найдите процент случаев, когда отклонение N_ф от среднего значения не превышает _Nф, 2 _Nф, 3 _Nф. Проанализируйте полученные результаты, сравните с теоретическими и объясните причины наблюдаемого расхождения.
• 4. Используя полученные данные, постройте гистограмму распределения числа частиц N_ф, зарегистрированных счетчиком за одинаковые промежутки времени t = 10 с, по методике, описанной в теоретической части настоящей работы.
• 5. Постройте график распределения Пуассона для полученного Вами среднего значения ф>, выполнив необходимые расчеты по формуле (1), и сравните его с гистограммой распределения измеренных значений N_ф. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицы 1 и 2.

Таблица 1.

Таблица 2.

Задание 2. Расчет статистических ошибок и анализ распределения числа импульсов, регистрируемых от радиоактивного источника.

1. Установите кювету с радиоактивным источником в держатель счетных образцов и подайте его в фиксированное положение вблизи детектора. Измерьте n= 300 раз за время t = 10 с суммарное число импульсов от источника и радиационного фона N. Вычислите число импульсов N от радиоактивного источника по формуле:

N = N — ф>.

Фоновое число импульсов ф>=N_фi /n определите, измерив n = 7−10 раз число импульсов N_фi от пустой кюветы.

2. В соответствии с пп. 2 — 5 задания 1 вычислите N, ,, постройте гистограмму и график распределения Пуассона для числа импульсов, зарегистрированных счетчиком от радиоактивного источника Результаты измерений и вычислений занесите в таблицы 3 и 4.

Таблица 3.

Таблица 4.