Упражнение 1
Сначала предлагается провести измерения скорости
отсчетов -частиц детектором за 50 сек в зависимости от расстояния
между источником и детектором при
давлении газа в камере
= 0. Таким образом определяется эффективный телесный угол
источника в зависимости от расстояния. Для улучшения статистической точности
можно провести измерения для каждого расстояния по несколько раз и использовать
для расчетов среднее значение. Затем провести такие же измерения при давлении
газа в камере равном 1 атмосфере. Построить график зависимости приведенной скорости
счета детектора от расстояния
:
. (22)
В этом случае зависимость
скорости счета от телесного угла исключается, и изменение приведенной скорости
счета будет связано с остановкой -частиц. Результат представить в виде графика, приведенного
на рис. 8.
Рис. 8. Зависимость относительного числа
прошедших -частиц от толщины слоя вещества
Если исследовать прохождение параллельного пучка -частиц в зависимости
от толщины газа (воздуха), то оказывается, что число частиц
в пучке остается приблизительно постоянным вплоть до
определенного расстояния, а затем падает, но падает не сразу до нуля, а с
некоторым наклоном (см. рис. 8, кривая 1). Если эту кривую продифференцировать и
построить величину
в зависимости от
толщины слоя
, то получится кривая 2. Эта кривая имеет резкий максимум при
, показывающий, что подавляющее большинство
-частиц имеет определенный пробег с некоторым разбросом в ту
и другую сторону. Величина
называется средним пробегом, а разброс пробега – страгглингом.
Страгглинг обусловлен флуктуациями ионизационных
потерь. Если среднее число ионов, образуемое -частицей при ее
движении равно
, то возможное отклонение от этого числа, согласно
статистическому закону, равно
. Флуктуация
составляет доли
процента, тогда как флуктуация пробега значительно больше. Это объясняется тем,
что при прохождении через вещество к
-частице могут
примкнуть один или два электрона. Таким образом, на всем пути частица имеет
разный заряд, что, естественно, вызывает дополнительные флуктуации в ионизации
и, следовательно, в пробеге.
Определитe энергию
-частиц по определенному пробегу с помощью формулы (5) и
номограммы – рис. 6.
В этом упражнении с целью изменения числа частиц, с
которыми взаимодействуют -частицы, изменялось расстояние между их источником и
детектором, при этом давление и плотность газа в объеме было постоянным. Важной
является величина, равная произведению плотности частиц газа на расстояние до
детектора
. Это так называемая поверхностная плотность, или толщина мишени,
и она имеет размерность молекул/см2
или, если известен вес молекулы, грамм/см2 . Именно
она и варьировалась при изменении расстояния. При комнатной температуре и
атмосферном давлении плотность газов составляет
молекул/см3
, поэтому легко определить толщину газовой мишени, соответствующей среднему
пробегу
-частицы. Однако толщину мишени можно изменять и другим
способом, например, зафиксировать расстояние и изменять давление (плотность)
газа в объеме, что и предлагается сделать во втором упражнении.