Главная | Обратная связь

Излучение не превышает естественного фона.

 

Установка и ход работы.

 

Соедините провода анализатора и усилителя следующим образом:

Соедините разъемы: Input на Многоканальном анализаторе и Output на Предусилителе альфадетектора; +/-12Vна Многоканальном анализаторе и U_Bна Предусилителе альфадетектора; Biasна Многоканальном анализаторе и BiasПредусилителе альфадетектора; Detector на Многоканальном анализаторе к контейнеру. Подсоедините разъем Rs232к компьютеру. На многоканальном анализаторе установите α Preamplifier на -33V.

Теория и расчет.

 

Теория Резерфорда о рассеянных α-частиц основана на следующих предположениях:

(а) Масса атома сосредоточена в ядре, которое можно рассматривать как одну точку по отношению к размерам атома в целом.

(б) Это ядро несет положительный заряд и таким образом окруженный кулоновским полем, которое уменьшается пропорционально .

(с) Альфа-частицы отталкиваются в этом кулоновском поле в результате такого же положительного заряда и в дальнейшем летят по гиперболической траектории.

 

Скорость частицы рассеянных на угле в телесном угле определяется в соответствии с вышеизложенными предположениями уравнения Резерфорда для α-частиц

. (1)

Где: n- скорость частицы в фольге

N- концентрация атомов в фольге

d - толщина пленки

z – заряд ядра рассеивающего атома

- энергия альфа-частиц

e – элементарный заряд = Кл

- электрическая постоянная =

Телесный угол определяется расстоянием между фольгой и детектором и площадью поверхности детектора (рис.2)

Подставляя эти величины в уравнение (1) мы получим уравнение рассеяния в следующем виде:

(2)

По соображениям безопасности радиоактивности используемого излучателя ограничена до 370 при использовании схемы, показанной на Рис.1, скорость подсчета при этом получается такой низкой.

Установка, показанная на Рис.2, используется как слегка измененный вариант, предложенный Чедвиком в 1920 году. Детектор состоит счетчика с запирающим слоем, который зарегистрирует все частицы, осаждающиеся на запирающем слое. Фольга, имеющая форму кольцеобразной диафрагмы, также как источник может перемещаться. Угол рассеяния θ изменяется путем перемещения этих двух компонент. Фольга всегда расположена по центру между источником и детектором, так что угол рассеяния задается следующим выражением:

 

Рис.3: Чертеж установки эксперимента Резерфорда используемой в данной работе.

 

Типичный пример измерения рассеяния в золоте при различных углах приводится в таблице ниже.

 

Табл. 1

Измеренные скорости счета были нанесены на график в зависимости от

на рис.3 в пределах статистической ошибки мы получили линейную зависимость в соответствии с уравнением рассеяния Резерфорда.

 

Рис. 4: Скорость счета для золота как функция от .

 

 

Типичные измерения для золота и алюминия при угле рассеяния 43.6⁰ (l=10 см) приведены в таблице ниже:

Табл. 2

 

сосчитано для двух рассеивающих фольг из следующей таблицы

 

Табл. 3

 

Измеренные скорости частиц построены на графике в зависимости от Рис. 5. Очевидно, что измерение точки лежит в пределах статистической погрешности, ровно по линии, проходящей через начало координат.

Рис.5: Скорость счета для золота и алюминия как функция от .

 

 

План выполнения работы.

I. Подготовка к работе.

1.Проверьте правильность подсоединения проводов.

2. На предусилителе альфа-детектора верхние ручки установите в крайнее левое положение, нижние - в крайнее правое.

3.Включите блоки питания в электрическую сеть. После этого никаких переключений соединительных проводов не производить!

4. Разрядите контейнер до 0,5 гПа. Закройте вакуумный шланг с помощью зажима для шланга. Выключите насос (вакуум достаточен, когда давление упало явно ниже 2 гПa)

5. Запустите программу MEASURE/Integration measurement.

 

II. Задание.

По заданию преподавателя провести эксперимент либо с алюминиевой, либо с золотой фольгой.

1) Скорости частиц измеряются при различных углах рассеяния между примерно 20˚ и 90˚. Измерения сравниваются со скоростями частиц, рассчитанными при помощи теории Резерфорда. Для измерений используйте построение (рис.2).

 

2) Скорость частиц измеряется в случае рассеяния алюминиевой и золотой фольгой с одинаковыми углами рассеяния в каждом случае. Отношение этих двух скоростей частиц сравниваются со скоростью частицы рассчитанной из уравнения рассеяния Резерфорда.

Результаты занести в таблицу 1,2 и 3. Постройте графики зависимости как на рис. 4 и 5.