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.

Далее
  • Полное содержание
  • Краткая теория
  • Выполнение работы
  • Контрольные вопросы
  • Библиографический список