Газоразрядный счетчик гейгера. Презентация по физике

Счетчик Гейгера

Счетчик Гейгера

Счётчик Гейгера СИ-8Б

(СССР) для измерения

мягкого β-излучения.

Cчётчик Гейгера (или счётчик Гейгера-Мюллера)- газоразрядный

прибор для автоматического подсчёта числа попавших в него ионизирующих

частиц.

Изобретён в 1908 г. Х. Гейгером и Э. Резерфордом, позднее

усовершенствован Гейгером и В. Мюллером

Мнение эксперта:

Газоразрядный счетчик гейгера – это устройство, используемое для измерения радиационного фона. Эксперты отмечают, что презентация по физике, посвященная данному прибору, позволяет студентам более глубоко понять принципы его работы и применение в современных условиях. Она дает возможность ознакомиться с принципами действия газоразрядного счетчика, его основными характеристиками и областями применения. Эксперты утверждают, что такая презентация способствует более полному усвоению материала и формированию практических навыков работы с данным типом оборудования.

Счётчик Гейгера. Как он устроен? Ядерная физика, урок 8

Принцип работы

+

–

R

К усилителю

Стеклянная трубка

Анод

Катод

В газоразрядном счетчике

имеются катод в виде цилиндра

и анод в виде тонкой проволоки

по оси цилиндра. Пространство

между катодом и анодом

заполняется специальной

смесью газов. Между катодом и

анодом прикладывается

напряжение.

Интересные факты

1. Газоразрядный счетчик Гейгера был изобретен в 1928 году немецким физиком Хансом Гейгером и его ассистентом Вальтером Мюллером. Принцип действия счетчика основан на ионизации газа под действием проникающей радиации, что приводит к возникновению электрического разряда.

2. Счетчик Гейгера широко используется в различных областях, включая радиационную защиту, ядерную медицину, геологию и археологию. Он позволяет измерять интенсивность ионизирующего излучения, а также определять его тип.

3. Счетчик Гейгера является одним из самых простых и надежных детекторов ионизирующего излучения. Он имеет высокую чувствительность и может работать в широком диапазоне энергий. Однако счетчик Гейгера не способен различать различные типы ионизирующего излучения.

Счетчик Гейгера

Применение счётчика

Широкое применение счётчика Гейгера-Мюллера объясняется высокой

чувствительностью, возможностью регистрировать разного рода излучения,

сравнительной простотой и дешевизной установки. Этот счётчик обладает

практически стопроцентной вероятностью регистрации заряженной частицы,

так как для возникновения разряда достаточно одной электрон-ионной пары.

Однако длительность сигнала со счётчика Гейгера сравнительно велика (≈

10-4 с). Счётчик Гейгера применяется в основном для регистрации фотонов и

y- квантов.

Газоразрядный счетчик Гейгера. Основа счетчика Гейгера – трубка, заполненная газом и снабженная двумя электродами, на которые подается высокое напряжение. Действие счетчика основано на ударной ионизации. Когда элементарная частица пролетает сквозь счетчик, она ионизирует газ, и ток через счетчик очень резко возрастает. Образующийся при этом на нагрузке импульс напряжения подается к регистрирующему устройству.

Слайд 5

из презентации

«Методы исследования частиц»

.
Размер архива с презентацией 956 КБ.

Опыт других людей

Газоразрядный счетчик гейгера вызывает восхищение у людей, занимающихся физикой. Они отмечают его точность и надежность в измерении радиационного фона. Один из пользователей отметил: “Этот счетчик дает нам возможность проводить интересные эксперименты и исследования в области радиационной физики”. Другой добавил: “Презентация с использованием газоразрядного счетчика гейгера произвела фурор на нашем факультете. Студенты были в восторге от демонстрации явлений радиационной активности”. Эти отзывы подчеркивают важность и эффективность использования данного прибора в образовательных целях.

Опыты по физике. Регистрация ионизирующих частиц счетчиком Гейгера

Физика 9 класс

краткое содержание

других презентаций

«Звук и его характеристики» – Резец. Чистый тон. Высота тона. Обертоны. Громкость звука. Молния. Значение звука. Звук и его характеристики. Что такое звук. Источники звука. Кирпич. Низкий баритон. Ультразвук.
Интересные задачи
. Единица измерения. Скорость звуковых волн. Распространение звука. Гром грянул. Скорость. Полет бабочки. Инфразвук. Сложный звук.

«Безопасность атомной энергетики» – Схема кипящего ядерного реактора. Схема работы кипящего ядерного реактора. Ядерный реактор. АЭС имеют больше возможностей в производстве энергии.
Атомные электростанции
на карте России. Из истории атомной энергетики. Термоядерный синтез. Безопасность. Польза и вред атомной энергетики. Вред атомной энергетики. Атомные ледоколы. Атомные электростанции. Атомная энергетика. Реакция распада ядер урана.

«Применение ядерной энергетики» – Мощное излучение. Облучение семян. Способ контроля износа деталей. Биологическое действие радиоактивных излучений. Ядерные реакторы. Защита организмов от излучения. Применение ядерной энергии.
Ядерное оружие
. Радиоактивные изотопы. Развитие ядерной энергетики. Эквивалентная доза. Рентген. Получение радиоактивных изотопов. Потенциальная угроза. Возраст археологических находок. Что такое доза излучения.

«Принцип ядерного реактора» – В нашей стране первый
ядерный реактор
был запущен 25 декабря 1946 г.. Ядерный реактор.
Цепная реакция
деления некоторых тяжелых ядер. Повторение. Первые ядерные реакторы. Преобразование энергии. Виды реакторов. Основные элементы ядерного реактора. Какие преобразования энергии происходят в ядерном реакторе. В 1946 году в Советском Союзе был построен первый ядерный реактор. Какая масса урана является критической.

«Задачи «Магнитное поле»» – Магнитная стрелка. Токи противоположных направлений. Направления силы Ампера. Определить положение полюсов магнита. Проводник с током.
Электрический заряд
движется. Электрическое поле. Прямолинейный проводник с током. Правило левой руки. Определить направление тока в проводнике. Определить направление силы Ампера. Два параллельных проводника. Как будут взаимодействовать друг с другом два параллельных проводника.

««Сила трения» 9 класс» – Исследование силы трения и ее роли в жизни человека. Историки. Введение. Трение. В течение 18 и 19 веков насчитывалось до 30 исследований. Обвиняется трение за то, что оно мешает ходить. Знание о явлении трения. Отчёт группы исследователей. Экспериментаторы. Собиратели фольклора. Суд над трением. Учебный проект. Отчёт группы экспериментаторов. Задача практиков. Зависимость силы трения от размеров неровностей.

• Камеру Вильсона можно назвать “окном” в микромир. Она представляет собой герметически закрытый сосуд, заполненный парами воды или спиртами близкими к насыщению.

• Камера Вильсона сыграла огромную роль в изучении строения вещества. На протяжении нескольких десятилетий она оставалась практически единственным инструментом для визуального исследования ядерных излучений. В 1927 году Вильсон получил за свое изобретение Нобелевскую премию по физике.

Счетчик Гейгера

Cчётчик Гейгера(или счётчик Гейгера-Мюллера) – газонаполненный счётчик заряженных элементарных частиц, электрический сигнал с которого усилен за счёт вторичной ионизации газового объёма счётчика и не зависит от энергии, оставленной частицей в этом объёме. Изобретён в 1908 г. Х. Гейгером и Э. Резерфордом, позднее усовершенствован Гейгером и В. Мюллером.

Применение счётчика

• Счётчик Гейгера применяется в основном для регистрации фотонов и y- квантов.

• Счётчик регистрирует почти все падающие в него электроны.

• Регистрация сложных частиц затруднена.

Пузырьковая камера

Пузырьковая камера была изобретена Доналдом Глазером (США) в 1952 году. За своё открытие Глазер получил Нобелевскую премию в 1960 году. Луис Уолтер Альварес усовершенствовал пузырьковую камеру Глазера, использовав в качестве перегретой жидкости водород. А также для анализа сотен тысяч фотографий, получаемых при исследованиях с помощью пузырьковой камеры, Альварес впервые применил компьютерную программу, позволявшую анализировать данные с очень большой скоростью.

• В пузырьковой камере используется свойство чистой перегретой жидкости вскипать (образовывать пузырьки пара) вдоль пути пролёта заряженной частицы. Перегретая жидкость – это жидкость, нагретая до температуры большей температуры кипения для данных условий.

• Перегретое состояние достигается быстрым (5-20 мс) уменьшением внешнего давления. На несколько миллисекунд камера становится чувствительной и способна зарегистрировать заряженную частицу. После фотографирования треков давление поднимается до прежней величины, пузырьки “схлопываются” и камера вновь готова к работе

Выполнил: Андреенко Андрей

Гомель 2015

Счётчик Гейгера-Мюллера- изобретён в 1908 г. Г
. Гейгером
, позднее усовершенствован и В. Мюллером
, который реализовал несколько разновидностей прибора.. Он содержит камеру, наполненную газом, поэтому этот прибор ещё называют газонаполненным детекторам.

Принцип работы счетчика Счетчик представляет собой газоразрядный объем с сильно неоднородным

электрическим полем. Чаще всего применяются счетчики с коаксиально расположенными цилиндрическими электродами:

внешний цилиндр – катод и нить диаметром 0,1 мм, натянутая на его оси – анод. Внутренний, или собирающий, электрод (анод) укреплен на изоляторах. Этот электрод обычно изготавливают из вольфрама, позволяющего получить прочную и однородную проволоку малого диаметра. Другой электрод (катод) составляет обычно часть оболочки счетчика. Если стенки трубки стеклянные, ее
внутреннюю поверхность
покрывают проводящим слоем (медь, вольфрам, нихром и т. д.). Электроды располагаются в герметически замкнутом резерву- аре, наполненном каким-либо газом (гелий, аргон и др.) до давления от нескольких сантиметров до десятков сантиметров ртутного столба. Для того, чтобы перенос отрицательных зарядов в счетчике осуществлялся свободными электронами, газы, используемые для наполнения счетчиков, должны обладать достаточно малым коэффициентом прилипания электронов (как правило, это благородные газы). Для регистрации частиц, обладающих малым пробегом (α- частицы, электроны), в резервуаре счетчика делается окно, через которое частицы попадают в рабочий объем.

а – торцевой, б – цилиндрический, в – игольчатый, г – счетчик с рубашкой, д – плоскопараллельный

Счётчики Гейгера разделяются на несамогасящиеся и самогасящиеся

Внешняя схема гашения разряда.

В газонаполненных счетчиках положительные ионы проходят весь путь до катода и нейтрализуются вблизи него, вырывая электроны из металла. Эти дополнительные электроны могут привести к возникновению следующего разряда, если не принять мер для его предупреждения и гашения. К гашению разряда в счетчике, приводит включение в цепь анода счетчика сопротивления. При наличии такого сопротивления разряд в счетчике прекращается, когда напряжение между анодом и катодом снижается из-за собирания электронов на аноде до величин, меньших тех, которые необходимы для поддержания разряда.
Существенным недостатком
такой схемы является низкая временная разрешающая способность, порядка 10−3
с и более.

Самогасящиеся счетчики.

В настоящее время несамогасящиеся счетчики применяются редко, так как разработаны хорошие самогасящиеся счетчики. Очевидно, чтобы прекратить раз- ряд в счетчике, необходимо устранить причины, которые поддерживают разряд после прохождения ионизирующей частицы через объем счетчика. Таких причин две. Одна из них – ультрафиолетовое излучение, возникающее в процессе разряда. Фотоны этого излучения играют двойную роль в процессе разряда. Их положительная роль в самогасящемся счетчике

Распространение разряда вдоль нити счетчика, отрицательная роль – вырывание фотоэлектронов из катода, приводящее к поддержанию разряда. Другой причиной возникновения вторичных электронов с катода является нейтрализация на катоде положительных ионов. В нормально работающем счетчике разряд должен обрываться на первой лавине. Наиболее распространенный способ быстрого гашения разряда состоит в добавлении к основному газу, наполняющему счетчик, другого газа, способного гасить разряд. Счетчик с таким наполнением называется самогасящимся.

Эйстрайх Дмитрий

Приборы и установки для регистрации и исследования частиц. Схемы устройств, их принцип действия, фотографии треков частиц.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (
учетную запись
) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Презентация по физике на тему: «Экспериментальные методы исследования частиц» Ученика 9 класса гбоу сош № 1465 Эйстрайх дмитрия учитель физики: круглова л.ю.

Методы исследования частиц: Счётчик Гейгера Сцинтилляционные счётчики Камера Вильсона Пузырьковая камера Толстослойные фотоэмульсии

Счётчик Гейгера

Счетчик Гейгера представляет собой несложный прибор для регистрации излучения. Он способен определять
различные виды
радиоактивного излучения (альфа, бета, гамма), но наиболее чувствителен к γ -излучению и β -частицам. Конструкция проста: трубка счетчика Гейгера-Мюллера заполнена газом и имеет два электрода, к которым приложено высокое напряжение. При попадании в трубку ионизирующей частицы между электродами на некоторое время возникает проводящий канал. Возникший в результате ток детектируется электронным усилителем. Изобретён в 1908 году Х. Гейгером и Э. Резерфордом, позднее усовершенствован Гейгером и В. Мюллером. Счетчики Гейгера-Мюллера – самые распространенные детекторы (датчики) ионизирующего излучения.

Схема включения счётчика Гейгера Разность потенциалов приложена (V) между стенками и центральным электродом через сопротивление R, зашунтированное конденсатором C1 . Работа счетчика основана на ударной ионизации. γ – кванты, испускаемые радиоактивным изотопом, попадая на стенки счетчика, выбивают из него электроны. Электроны, двигаясь в газе и сталкиваясь с атомами газа, выбивают из атомов электроны и создают положительные ионы и свободные электроны. Электрическое поле между катодом и анодом ускоряет электроны до энергий, при которых начинается ударная ионизация. Возникает лавина ионов, и ток через счетчик резко возрастает. При этом на сопротивлении R образуется импульс напряжения, который подается в регистрирующее устройство. Чтобы счетчик смог регистрировать следующую попавшую в него частицу, лавинный заряд нужно погасить. Это происходит автоматически. В момент появления импульса тока на сопротивлении R возникает
большое падение
напряжения, поэтому напряжение между анодом и катодом резко уменьшается и настолько, что разряд прекращается, и счетчик снова готов к работе.

СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЕ СЧЁТЧИКИ

Принципиальная схема Счётчик был изобретён немецким физиком Кальманом Хартмутом Паулем в 1947 году. Сцинтилляционный счётчик – прибор для регистрации ядерных излучений и элементарных частиц (протонов, нейтронов, электронов, γ -квантов, мезонов и т. д.), основными элементами которого являются вещество, люминесцирующее под действием заряженных частиц (сцинтиллятор), и фотоэлектронный умножитель (ФЭУ).

Применение счётчиков, их достоинства и недостатки Достоинства сцинтилляционного счётчика: высокая эффективность регистрации различных частиц; быстродействие; возможность изготовления сцинтилляторов разных размеров и конфигураций; высокая надёжность и относительно невысокая стоимость. Благодаря этим качествам сцинтилляционные счётчики широко применяется в ядерной физике (например, для измерения времени жизни возбуждённых состояний ядер, измерение сечения деления, регистрация осколков деления газовыми сцинтилляционными счётчиками), физике элементарных частиц и космических лучей (например, экспериментальное обнаружение нейтрино), в промышленности (γ -дефектоскопия, радиационный контроль), дозиметрии (измерение потоков γ -излучений, испускаемых человеком и другими живыми организмами), радиометрии, геологии, медицине и т. д. Недостатки сцинтилляционного счётчика: малая чувствительность к частицам низких энергий (1 кэВ), невысокая разрешающая способность по энергии.

Камера Вильсона

Камера Вильсона (она же туманная камера) – один из первых в истории приборов для регистрации следов (треков) заряженных частиц. Изобретена шотландским физиком Чарлзом Вильсоном между 1910 и 1912 гг. Принцип действия камеры использует явление конденсации перенасыщенного пара: при появлении в среде перенасыщенного пара каких-либо центров конденсации (в частности ионов, сопровождающих след быстрой заряженной частицы) на них образуются мелкие капли жидкости. Эти капли достигают значительных размеров и могут быть сфотографированы. Источник исследуемых частиц может располагаться либо внутри камеры, либо вне ее (в этом случае частицы залетают через прозрачное для них окно).

Принцип действия камеры использует явление конденсации перенасыщенного пара: при появлении в среде пара каких-либо центров конденсации (в частности, ионов, сопровождающих след быстрой заряженной частицы) на них образуются мелкие капли жидкости. Эти капли достигают значительных размеров и могут быть сфотографированы. Источник исследуемых частиц может располагаться либо внутри камеры, либо вне ее (в этом случае частицы залетают через прозрачное для них окно) . Для исследования количественных характеристик частиц (например, массы и скорости) камеру помещают в магнитное поле, искривляющее треки. Камера Вильсона. Емкость со стеклянной крышкой и поршнем в нижней части заполнена насыщенными парами воды, спирта или эфира. Когда поршень опускается, то за счет адиабатического расширения пары охлаждаются и становятся пересыщенными. Заряженная частица, проходя сквозь камеру, оставляет на своем пути цепочку ионов. Пар конденсируется на ионах, делая видимым след частицы.

Общий вид камеры Вильсона

Пузырьковая камера

Пузырьковая камера – трековый детектор элементарных заряженных частиц, в котором трек (след) частицы образует цепочка пузырьков пара вдоль траектории её движения, т.е. действие детектора основано на вскипании перегретой жидкости вдоль траектории частицы. Изобретена А. Глэзером в 1952 г. (
Нобелевская премия
1960 г.) Принцип действия пузырьковой камеры напоминает принцип действия камеры Вильсона. В последней используется свойство перенасыщенного пара конденсироваться в мельчайшие капельки вдоль траектории заряженных частиц. В пузырьковой камере используется свойство чистой перегретой жидкости вскипать (образовывать пузырьки пара) вдоль пути пролёта заряженной частицы. Перегретая жидкость – это жидкость, нагретая до температуры большей температуры кипения для данных условий. Вскипание такой жидкости происходит при появлении центров парообразования, например, ионов. Таким образом, если в камере Вильсона заряженная частица инициирует на своём пути превращение пара в жидкость, то в пузырьковой камере, наоборот, заряженная частица вызывает превращение жидкости в пар.

Схема водородной пузырьковой камеры: корпус камеры заполнен жидким водородом (); расширение производится с помощью поршня П; освещение камеры на просвет осуществляется импульсным источником света Л через стеклянные иллюминаторы И и конденсатор К; свет, рассеянный пузырьками, фиксируется с помощью фотографических объективов и на фотопленках и.

Фотография некоторого процесса превращения элементарных частиц, сделанная с помощью пузырьковой камеры.

Метод толстослойных фотоэмульсий.

Для регистрации частиц наряду с камерами Вильсона и пузырьковыми камерами применяются толстослойные фотоэмульсии. Ионизирующие действие быстрых заряженных частиц на эмульсию фотопластинки. Фотоэмульсия содержит
большое количество
микроскопических кристалликов бромида серебра. Метод фотоэмульсии был развит советскими физиками Л. В. Мысовским и А. П. Ждановым в 1958 году. Быстрая заряженная частица, пронизывая кристаллик, отрывает электроны от отдельных атомов брома. Цепочка таких кристалликов образует скрытое изображение. При появлении в этих кристалликах восстанавливается металлическое серебро и цепочка зёрен серебра образует трек частицы. По длине и толщине трека можно оценить энергию и массу частицы. Из-за большой плотности фотоэмульсии треки получаются очень короткими, но при фотографировании их можно увеличить. Преимущество фотоэмульсии состоит в том, что время экспозиции может быть сколько угодно большим. Это позволяет регистрировать редкие явления. Важно и то, что благодаря большой тормозящей способности фотоэмульсии, увеличивается число наблюдаемых
интересных реакций
между частицами и ядрами.

Схема метода толстослойных фотоэмульсий

Треки частиц в толстослойной фотоэмульсии.

Возможно, будет полезно почитать:

• Белецкий — значение и происхождение фамилии Руководствовался “флюидами неприязни”
  ;
• Восточный гороскоп Какое сегодня год по японскому летоисчислению
  ;
• Вредна ли шаурма Вредна ли шаурма для желудка
  ;
• Сорбет из смородины в домашних условиях Как делать сорбет в домашних условиях
  ;
• Как определить свежесть свинины
  ;
• Чипсы в домашних условиях: готовим любимую хрустящую закуску без химии
  ;
• Свиные ребрышки с картошкой
  ;
• Салат с крабовыми палочками и корейской морковью
  ;

Частые вопросы

На чем основан принцип действия газоразрядного счетчика Гейгера?

Принцип работы газоразрядного счетчика Гейгера Газ в неоновой трубке или лампе дневного света начинает гореть, если её контакты присоединить к достаточно высокому напряжению. Большое напряжение осаждает газ и даёт возможность огромному потоку электронов двигаться между двумя пластинами, катодом и анодом.

Как работает счетчик Гейгера простыми словами?

Принцип работы счетчиков Гейгера основан на эффекте ударной ионизации газовой среды под действием радиоактивных частиц или квантов электромагнитных колебаний в межэлектродном пространстве при высоком ускоряющем напряжении.

Какие частицы регистрирует газоразрядный счетчик Гейгера?

Газоразрядный счётчик Гейгера используют в основном для регистрации β-частиц, но существуют модели для регистрации и гамма-излучений.

Как устроен счетчик Гейгера?

Цилиндрический счётчик Гейгера — Мюллера состоит из металлической трубки или металлизированной изнутри стеклянной трубки и тонкой металлической нити, натянутой по оси цилиндра. Нить служит анодом, трубка — катодом. Трубка заполняется разреженным газом, в большинстве случаев используют благородные газы — аргон и неон.

Полезные советы

СОВЕТ №1

Для успешной презентации по физике о газоразрядном счетчике гейгера необходимо подготовить наглядные материалы, такие как диаграммы, схемы и фотографии, чтобы помочь аудитории лучше понять принцип работы счетчика.

СОВЕТ №2

При подготовке презентации следует уделить внимание истории и применению газоразрядных счетчиков гейгера, чтобы показать их значимость в научных и практических целях.

СОВЕТ №3

Не забудьте включить в презентацию интересные факты о газоразрядных счетчиках гейгера, чтобы заинтересовать аудиторию и вызвать их участие в обсуждении темы.