Навчитися знімати лічильну характеристику газоразрядного лічильника і визначати робочі параметри лічильника і придатність його до роботи. Навчитися спостерігати на екрані осцилографа форму імпульсів напруги лічильника і знаходити значення його мертвого часу.
а) Параметри галогенних газорозрядних лічильників
Галогенні газорозрядні лічильники, що випускаються вітчизняною промисловістю, наповнюються інертним газом неоном з невеликою добавкою аргону і парів брому. Такі лічильники працюють в режимі самостійного розряду і в порівнянні зі спиртовими лічильниками володіють значно більшим терміном служби і більш низьким робочою напругою.
Катод галогенних лічильників зазвичай виконується з тонкої сталі, анод - з дроту діаметром 0,5 - 1мм.
Основною характеристикою лічильників, що дозволяє оцінити його працездатність і вибрати нормальний робочий режим, є рахункова характеристика.
Рахункової характеристикою (рисунок 1) називається залежність середньої частоти імпульсів N, тобто середнього числа імпульсів в одиницю часу, від напруги Uсч між електродами лічильника при постійній інтенсивності опромінення.
Мал. 1. Типова рахункова характеристика газоразрядного лічильника
Визначення лічильної характеристики від джерела іонізуючого ізлученія.проізводітся експериментально за допомогою перерахункових установки.
Початок лічильної характеристики відповідає такої напруги U0. при якому найбільша амплітуда імпульсів, що надходять на вхід перерахункових пристрої, досягає порогу спрацьовування реєструє схеми.
При подальшому збільшенні напруги на лічильнику амплітуда імпульсів зростає. При цьому всі імпульси лічильника реєструються перерахункових схемою, що відповідає практично горизонтальному ділянці лічильної характеристики, який отримав назву плато.
У хороших галогенних лічильників при правильно обраній схемі включення плато лічильної характеристики має протяжність 80-100 В.
Нахил плато характеризується відносною величиною приросту швидкості рахунку імпульсів в процентах на ділянці плато в 1,0В і визначається виразом:
де кр - нахил плато,% / В;
N2 - швидкість рахунки імпульсів в кінці плато, імп / хв;
N1 - швидкість рахунки імпульсів на початку плато, імп / хв;
U1 - напруга початку плато, В;
U2 - напруга кінця плато, В
Деякий нахил плато пояснюється збільшенням числа і зростання амплітуди супроводжуючих імпульсів. Чим більша напруга на лічильнику, тим більше число молекул робочого газу іонізується і збуджується при розряді. Це збільшує ймовірність появи супроводжуючих імпульсів. Крім того, зі збільшенням напруги на лічильнику зростає амплітуда помилкових імпульсів, і все більша частина їх викликає спрацьовування реєструє схеми.
При дуже великій напрузі на лічильнику (за межами плато) виникає електричний пробій в чутливому об'ємі газаразрядногосчетчіка.
Робоча напруга лічильника вибирається в межах напруги плато. Для галогенних лічильників Uраб = 390 ÷ 400 В.
Справні лічильники мають нахил плато не більше 0,15% на 1 В.
Форма імпульсів напруги на аноді лічильника наведена на рис. 2.
Форму імпульсів напруги на аноді газоразрядного лічильника можна спостерігати за допомогою осцилографа зі чекає розгорткою.
При великій інтенсивності опромінення лічильника спостерігається поява чергових імпульсів зі зменшеною амплітудою; це пояснюється тим, що в момент появи таких імпульсів напруга на лічильнику не встиг відновитися до початкового значення.
Мінімальний проміжок часу після початку розряду, протягом якого лічильник залишається нечутливим до чергових іонізуючим часткам, називається «мертвим часом» tм лічильника.
Величина мертвого часу для галогенних лічильників залежить від напруги від напруги живлення і параметрів схеми включення лічильника. Типова схема включення галогенового лічильника наведена на малюнку 3.
З ростом опору навантаження Rн лічильника, ємності Спар. величина якої складається з ємності лічильника, ємності монтажу схеми і вхідний ємності реєструє схеми, і напруги джерела живлення Uсч мертве час збільшується. При робочій напрузі харчування і параметрах схеми включення лічильника, рекомендованих заводом-виробником, tм - 20 мкс.
Мертве час лічильника визначає граничну швидкість рахунки імпульсів, тобто роздільну здатність.
Амплітуда імпульсів напруги на аноді лічильника за величиною приблизно дорівнює перенапруження. Так, наприклад, при Uсч = 400 В і U0 = 320 В амплітуда імпульсів напруги ΔU = 80 В.
Крім зазначених, до основних параметрів лічильника відносяться:
- власний фон лічильника, тобто швидкість рахунки імпульсів лічильника, розміщеного в свинцеву захист;
- чутливість лічильника до гамма-випромінювання;
- товщина стінок лічильника, мг / см 2;
- робочий інтервал температур навколишнього повітря;
- довговічність або час життя лічильника, виражена в числі зареєстрованих імпульсів за весь період роботи лічильника.
Основні технічні характеристики галогенних лічильників, які використовуються в роботі, приведені в додатку 9.
3. Матеріальне забезпечення роботи
При виконанні лабораторної роботи використовується:
а) рахункова установка КРВП-3;
б) блок регулювання напруги на лічильнику;
в) захисний свинцевий будиночок з власником лічильника і блоком узгодження;
г) досліджуваний екземпляр лічильника;
д) електронний осцилограф із чекає розгорткою;
е) бета - або гамма-випромінювач (90 Sr- 90 Y, 60 Co, 137 Cs).
Рахункова установка КРВП-3 (рісунок4) має на лицьовій панелі тумблер «Увімкнути. мережу »(1) і тумблер« Перевірка. Робота »(2).
Перерахункових схема установки включається натисненням кнопки «Пуск» (3) годин-секундоміра. При повторному натисканні кнопки «Пуск» рахунок імпульсів зупиняється, а при наступному натисканні здійснюється скидання на нуль показань інформаційного табло (4) і секундоміра.
Інформація про кількість зарегістріруемих імпульсів представляється за допомогою п'яти газонаповнених декатронов. Ємність рахунку - 5 порядків.
Обертанням потенціометра «Рівень дискримінації» (5), ручка якого виведена під шліц лицьовій панелі, встановлюється потрібний поріг спрацьовування перерахункових схеми.
Блок регулювання напруги живлення лічильника (рис. 5) має перемикач (1), коммутирующий харчування на газорозрядні і сцинтиляційні лічильники.
Регулювання напруги проводиться обертанням ручки потенціометра «Плато» (2). Контроль напруги на газорозрядному лічильнику здійснюється по нижній шкалі вольтметра (3).
Увага! Показання нижньої шкали слід збільшувати в 2 рази.
1. Ознайомитися з матеріальною частиною лабораторної роботи і провести включення і перевірку працездатності установки КРВП-3.
Порядок включення і перевірки установки рекомендується наступний:
- перевірити початковий стан елементів управління, при якому тумблер «Мережа-вкл» повинен бути в положенні «Мережа», а тумблер «Перевірка-робота» - в положенні «Робота»;
- поріг дискримінації встановлений на рівні 0,5 У поворотом ручки потенціометра ліве положення;
- перевірити завод годин, встановити секундомір в стані «Скидання» натисканням кнопки «Пуск»;
- подати напругу на прилад. Вмикач мережі поставити в положення "On", при цьому повинна загорітися сигнальна лампочка і засвітитися декатрони;
- після 3-хвилинного прогріву переконатися в справності приладу, для чого перевести перемикач «Робота-перевірка» в положення «Перевірка», натисканням кнопки «Пуск» включити перерахункових схему і через 10 з повторним натисканням кнопки «Пуск» зупинити секундомір і перерахункових схему. Кількість зареєстрованих декатронамі імпульсів має бути рівне 1000;
- перемикач «Робота-перевірка» поставити в положення «Робота». Натисканням кнопки «Пуск» скинути показання перерахункових схеми і секундоміра.
2. Зняти лічильну характеристику досліджуваного газоразрядного лічильника. Для цього необхідно:
- встановити проти лічильника в захисному будиночку джерело іонізуючого випромінювання. Джерело повинен забезпечувати швидкість рахунки в межах 500 ÷ 800 імп / с;
- включити перерахункових схему натисненням кнопки «Пуск» секундоміра;
- плавно збільшуючи напругу живлення на лічильнику обертанням потенціометра «Плато», визначити напруга почала рахунки по початку реєстрації імпульсів декатронамі;
- визначення напруги U0 зробити кілька разів і вибрати середнє значення за формулою:
- після визначення U0 дворазовим натисканням кнопки «Пуск» секундоміра вимкнути перерахункових схему і скинути показання декатронов;
- приступити до зняття точок лічильної характеристики, починаючи з U0 і далі через кожні 20 В;
- визначення швидкості рахунку для кожного значення напруги харчування виробляти 6 разів по 10 с;
- зняття лічильної характеристики закінчити при різкому збільшенні швидкості рахунку імпульсів, зафіксованому за показаннями декатронов, або після подачі на лічильник максимальної напруги живлення, яке може забезпечити блок регулювання напруги;
- вибрати робоча напруга лічильника з умови
3. Визначити величину власного фону досліджуваного лічильника, для чого прибрати з-під лічильника джерело випромінювання і провести вимірювання числа імпульсів за 5 хвилин. Величину власного фону лічильника визначити з виразу:
де Nф - число імпульсів;
tф - час вимірювання (5 хв.)
4. За допомогою осцилографа простежити за зміною форми імпульсів напруги на аноді лічильника при різній напрузі живлення.
Увага! Включення настройка осцилографа виконується лаборантом або викладачем;
- встановити на лічильнику робоча напруга живлення, замалювати форму імпульсу напруги і обчислити по координатної сітки його амплітуду;
- за допомогою калібратора тривалості визначити тривалість імпульсу і величину мертвого часу.
5. Побудова лічильної характеристики проводити в наступній послідовності:
- лічильну характеристику будувати через кожні 20 В;
- визначення швидкості рахунку для кожного значення напруги харчування виробляти 3 рази по одній хвилині і обчислювати середнє значення швидкості рахунку
Для побудови графіка лічильної характеристики визначати дисперсію середнього значення швидкості рахунку
де ni - швидкість рахунки окремого виміру, імп / хв;
n - число вимірювань (в нашому випадку n = 3).
Істинне значення виміряної швидкості рахунку буде знаходитися в довірчому інтервалі
з ймовірністю Р = 0,905.
При побудові графіка лічильної характеристики відкладати повне значення довірчого інтервалу, рівного
Результати експерименту та розрахунків звести в таблицю 1.