Sugárzásmérés Geiger-Müller számlálóval Purdea András Bartók Béla Elméleti Liceum

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Sugárzásmérés Geiger-Müller számlálóval Purdea András Bartók Béla Elméleti Liceum"

Irén Jónásné
8 évvel ezelőtt
Látták:

Sugárzásérés Geiger-Müller szálálóval Purdea András Bartók Béla Eléleti Liceu 1. Bevezetés Úgy fogta neki a sugárzáséréshez, hogy kellett készítsek a fizika labornak egy Geiger-Müller Szálálót.

1 Sugárzásérés Geiger-Müller szálálóval Purdea András Bartók Béla Eléleti Liceu 1. Bevezetés Úgy fogta neki a sugárzáséréshez, hogy kellett készítsek a fizika labornak egy Geiger-Müller Szálálót. A Rádótechnika folyóiratból inspirálódva elkészítette egy feszültséggenerátort és egy erısítıt. Ez a száláló csak kattogással jelezte a részecskéket. Ne álta eg itten, és építette egy digitális szálálót, ai képes egszáolni a becsapódott részecskéket, és ki is irja a ért adatokat egy x16-os képernyıre. A érıeszközzel végrehajtotta egy egyszerő kísérletet, aivel epróbálta egérni Az aluiniu töeges atenuálási állandóját.. A Geiger-Müller csı felépítése és őködése A Geiger-Müller csı egy üvegcsı, aely egy féhengerbıl(katód), egy attól elszigetelt fészálból(anód) és töltıgázból áll. A töltıgáz általában Argon vagy Héliu. Az anódra és a katódra akkora feszültséget kell kötni, hogy ne induljon eg kisülés, csak akkor, ha a csıbe ionizáló sugárzás érkezik. A csıbe jutó részecske egy un. Lavinát indít eg, és egy áraipulzus keletkezik. Ezeket az ipulzusokat fel lehet erısíteni és eg lehet száolni. 3. A sajátkezüleg készített eszköz:

Ne álta eg itten, és építette egy digitális szálálót, ai képes egszáolni a becsapódott részecskéket, és ki is irja a ért adatokat egy x16-os képernyıre.

3.1 A felépítés: Feszültség generátor Geiger-Müller Csı AtMega8-as icrocontroller Kéttranzisztoros erısítı Hangszóró Optocsatoló LCD képernyı Az általa készített eszköznek két jól elkülöníthetı része

2 3.1 A felépítés: Feszültség generátor Geiger-Müller Csı AtMega8-as icrocontroller Kéttranzisztoros erısítı Hangszóró Optocsatoló LCD képernyı Az általa készített eszköznek két jól elkülöníthetı része van. Az egyik a agasfeszültségő rész aelyik a Geiger-csı őködési feszültségének az elıállításáért felelıs, illetve tartalazza az erısítıt. A ásik rész a digitális rész aelyik védve van egy optocsatoló segítségével (Az optocsatoló tartalaz egy ledet és egy fototranzisztort, így az árakör két része le van választva egyástól). A digitális rész felelıs az ipulzusok egszálálásáért, és a ért adatok kiírásáért a képernyıre A nagyfeszültségő rész felépítése: 555-ös idızítı árakör Transzforátor 0V 9V Erısítı Hangszoró Feszültségsokszorozó Egyenirányító

A ásik rész a digitális rész aelyik védve van egy optocsatoló segítségével (Az optocsatoló tartalaz egy ledet és egy fototranzisztort, így az árakör két része le van választva egyástól).

Az 555-ös idızítı astabil ultivibrátorként őködik. A kienetén egjelenı jelet a transzforátorral feltranszforálo, aj a feszültséget ég növele egy feszültségsokszorozó egyenirányítóval.

3 Az 555-ös idızítı astabil ultivibrátorként őködik. A kienetén egjelenı jelet a transzforátorral feltranszforálo, aj a feszültséget ég növele egy feszültségsokszorozó egyenirányítóval. A kapott feszültséget vissza vezete egy pár 10 MΩ-os ellenállással, és egy potencioéterrel egy tranzisztorhoz, ai lekapcsolja az idızítıt aikor a feszültség a egadott érték felé kerül. Az erısítı egyrészt a hangszórót vezérli, és van egy ásik kieete is, ait az optocsatolóhoz lehet kötni. 4N35-ös optocsatoló AtMega 8-as icrocontroller Huzalok a képernyıhöz Huzalok a gobokhoz 7805-ös feszültségstabilizátor 3.1. A digitális rész felépítése: A digitális rész külön áraforrásról őködik, sıt egy feszültségstabilizátorral vesze le 5 voltra a feszültséget. Az Atega8-as axiális őködési frekvenciája 16MHZ. Én a belsı 1 MHZ-es oszcillátort használta. Az idıt a ikroprocesszor beépített tier1- esével érte, ait CTC(Clear Tier on Copare atch) ódban használta. A gobok kezelésénél a belsı felhúzóellenállásokat használta, kényeli szepontokból. Az LCD képernyıt egy 8 bites buszon keresztül vezérele + a ásik 3 vezérlı jel : RW,RS,E. Úgy prograozta be az eszközt, hogy háro féle képpen lehessen érni vele. A érési ódszert bekapcsolás után lehet kiválasztani a fıenübıl. Lehet Helyben érni, Start/Stop ódszerrel érni, illetve lehet érni adott ideig is. A helyben érés ásoperces saple-okat készít és kiírja a ért részecskék száát ásodpercenként. A Start/Stop érés abból áll, hogy a felhasználó elindíthatja a érést és eg is állíthatja egy bobbal. Az eszköz egyideüleg éri az idıt, a részecskék száát, és rögtön ki is száolja az átlagot. A haradik ódszer arra alkalas, hogy az eszközt lehessen agára hagyni pl. 4 óráig és ez álljon eg autoatikusan pontosan a beállított idı eltelte után. A ért adatokat elenti a belsı EEPROM eóriába, és ezeket késıbb ki is lehet olvasni a negyedik enüponttal.

Az erısítı egyrészt a hangszórót vezérli, és van egy ásik kieete is, ait az optocsatolóhoz lehet kötni.

4 4. A kísérlet. 4.1 A kísérleti berendezés: Az óloltartály a visszaverıdések elkerüléséhez szükséges. A kísérlet folyaán ne szabad elozdítani se az ólotartályat, se a Geiger-csövet, tehát csak a leezeket szabad cserélni. A kísérleti berendezéssel gondok voltak, ert ne lehetett tudni a felhasznált leezek vastagságát. Mindegyik kör alakú volt. Így az aluiniuleezek vastagsága helyett a töegüket kellett felhasználni. 4. Elélet: x I = I 0 e ahol: I 0 a rádióaktív sugárzás intenzitása aikor a csı és az izotóp közé nincsen aluiniu leez helyezve. I az intenzitás aikor x vastagságú aluiniu leezt helyezte a geiger csı és az izotóp közé. az aluiniu lineáris atenuálási állandója. A leezek vastagságát a következı képpen száolta ki: x= ahol x a vastagság, a töeg, ρ a sőrőség és S=πR /4 ahol R az ρs átérı A képletet így is lehet írni: ρx I = I 0 e Ahol ρ az Aluiniu sőrősége, pedig a töeges atenuálási állandó és = ρ

A kísérleti berendezéssel gondok voltak, ert ne lehetett tudni a felhasznált leezek vastagságát. Mindegyik kör alakú volt. Így az aluiniuleezek vastagsága helyett a töegüket kellett felhasználni. 4.

5 4 ρ = = V S * x π * R * x 4 πr I I 0e = Ahol R a korongok átérıje. Behelyettesítve az I 0 πr ln elõzı képletbe: = I. Kifejezve -et = 4 A képletet csak az aluiniu leez vastagságaira kell alkalazni, ivel a levegı vastagsága csak elhanyagolhatóan változik. A kísérlet elvégzése után leérte a háttér sugárzást és kivonta inden ért intenzitásértékbıl. 4. A kísérlet enete: A sugárforrást egy ólofalú tartályba halyezte, hogy elkerülje a visszaverıdéseket. A tartályt nyílásával a Geiger Müller csı feléirányította. Leérte I0-t. Ezek után Külöbözı vastagságú Aluiniu leezeket tette a tartály nyílása és a Geiger-csı közé. A érések hossza 50 s volt. Ezek után elvette a sugárforrást, és hagyta a Geiger-Müller Szálálót hogy érje eg a háttérsugárzást (0 percig). Miközben ért nekifogta, hogy leérje a leezek töegét egy kétkarú érleggel. 4.3 Mérések Táblázatba foglalása: Sorszá: Töeg: Intenzitás Intenzitás Nr. (g) (részecske/s) - Háttér(1.40) D: S: ln ( ) I (bolás/s) (g/c ) g (átlag) I 0 ρ x = S c 4.4 Az eredények értelezése: Táblázatokból kiszedve, az aluiniunak a felezési távolsága g d 1 = 1 c Az elõzõ képletek alapján: ln = d ( ) 1 c = g I * d 0 = I 0e 1 ahonnan: Aint látszik, nagyon nagy a külöbség a ért érték és a táblázatban egtalált érték között. Ennek okai a következôk lehetnek: Lehet hogy a leezek ne aluiniuból, hane valailyen keverékbôl vannak

A kísérlet elvégzése után leérte a háttér sugárzást és kivonta inden ért intenzitásértékbıl. 4. A kísérlet enete: A sugárforrást egy ólofalú tartályba halyezte, hogy elkerülje a visszaverıdéseket.

6 A Geiger-Müller csô holtideje iseretlen és ezért ne lehet korrekciókat csinálni. A Száláló nincsen etalonálva Idô hiányában a érések 50 ásodpercet tartottak. Minnél hosszabb ideig tart egy érés, annál pontosabb. Teendôk a Mérések javításához: Meg kell érni a Geiger-Müller csô holtidejét és használni kell a korrekciós képletet Etalonálni kell a szálálót A érések idôtartaa hosszabb kell hogy legyen Olyan leezeket kell használni aiknek isert az összetétele, a sûrûsége és a vastagsága Purdea András Bartók Béla Eléleti Liceu

Teendôk a Mérések javításához: Meg kell érni a Geiger-Müller csô holtidejét és használni kell a korrekciós képletet Etalonálni kell

Hasonló dokumentumok

Fluidizált halmaz jellemzőinek mérése

Fluidizált halmaz jellemzőinek mérése 1. Gyakorlat célja Fluidizált halaz jellezőinek érése A szecsés halaz tulajdonságainak eghatározása, a légsebesség-nyoásesés görbe és a luidizációs határsebesseg eghatározása. A érésekböl eghatározott