Спектрометр альфа излучения на основе газоразрядного детектора (стр. 6 из 7)
3.3. Экспериментальные результаты и их обсуждение
После того как конструкция установки собрана, необходимо провести экспериментальные исследования по обнаружению радона в воздухе подвального помещения и проверку спектрометра, учитывая энергетические обоснования процессов альфа излучения на правильность работы нашего спектрометра именно в пропорциональной области.
Для более детального рассмотрения некоторых процессов исследовательской работы, необходимо по пунктам разобрать методику ее выполнения:
-Проверка стабильности работы высоковольтного преобразователя в течение длительного времени;
-Установление коэффициента усиления на усилителе с помощью генератора высокочастотных сигналов;
-Проверка счетной характеристики коронного торцевого газоразрядного счетчика СИ9А;
-Работа спектрометра в заданной пропорциональной области
-Снятие с многоканального анализатора спектральной характеристики контрольного альфа источника Pu239;
-Прогонка через фильтр воздуха пылесосом в подвальном помещении 11 к. ВНУ им. В.Даля;
-Получение на анализаторе двух основных спектров, продуктов распада радона, используя фильтр после прогонки, в качестве источника альфа излучения;
-Проверка правильности работы альфа спектрометра в пропорциональной области, учитывая энергетические соображения.
Стабильность работы высоковольтного преобразователя
Для того, чтобы получить и снять достоверные данные со спектрометра, необходимо провести детальную проверку стабильности работы высоковольтного преобразователя в процессе исследовательской работы.
Источником питания преобразователя будет являться – стабилизатор напряжения.
Снимать выходное полученное напряжение будем с помощью мультиметра, подключенного к разъему делителя напряжения высоковольтного преобразователя.
Тоесть 1В на мультиметре эквивалентен 500В на высоковольтном преобразователе.
Построим таблицу полученных данных:
Таблица 5.
| №п/п | Напряжение на стабилизаторе, В | Напряжение на мультиметре, мВ |
| 1 | 11.50 | 793 |
| 2 | 11.51 | 793 |
| 3 | 11.52 | 793 |
| 4 | 11.53 | 791 |
| 5 | 11.54 | 791 |
| 6 | 11.55 | 791 |
| 7 | 11.56 | 791 |
| 8 | 11.57 | 790 |
| 9 | 11.58 | 790 |
| 10 | 11.59 | 790 |
| 11 | 11.60 | 790 |
| 12 | 11.61 | 790 |
| 13 | 11.62 | 790 |
| 14 | 11.63 | 790 |
| 15 | 11.64 | 790 |
| 16 | 11.65 | 790 |
| 17 | 11.66 | 790 |
| 18 | 11.67 | 790 |
| 19 | 11.68 | 790 |
| 20 | 11.69 | 790 |
| 21 | 11.70 | 790 |
| 22 | 11.71 | 790 |
| 23 | 11.72 | 790 |
| 24 | 11.73 | 790 |
| 25 | 11.74 | 790 |
| 26 | 11.75 | 790 |
| 27 | 11.76 | 790 |
| 28 | 11.77 | 790 |
| 29 | 11.78 | 790 |
| 30 | 11.79 | 790 |
| 31 | 11.80 | 790 |
| 32 | 11.81 | 790 |
| 33 | 11.82 | 790 |
| 34 | 11.83 | 790 |
| 35 | 11.84 | 790 |
| 36 | 11.85 | 790 |
| 37 | 11.86 | 790 |
| 38 | 11.87 | 790 |
| 39 | 11.88 | 790 |
| 40 | 11.89 | 790 |
| 41 | 11.90 | 790 |
| 42 | 11.91 | 790 |
| 43 | 11.92 | 790 |
| 44 | 11.93 | 790 |
| 45 | 11.94 | 790 |
| 46 | 11.95 | 790 |
| 47 | 11.96 | 790 |
| 48 | 11.97 | 790 |
| 49 | 11.98 | 790 |
| 50 | 11.99 | 790 |
| 51 | 12.00 | 790 |
| 52 | 12.01 | 790 |
| 53 | 12.02 | 790 |
| 54 | 12.03 | 790 |
| 55 | 12.04 | 790 |
| 56 | 12.05 | 790 |
| 57 | 12.06 | 790 |
| 58 | 12.07 | 790 |
| 59 | 12.08 | 790 |
| 60 | 12.09 | 790 |
| 61 | 12.10 | 790 |
| 62 | 12.11 | 790 |
| 63 | 12.12 | 790 |
| 64 | 12.13 | 790 |
| 65 | 12.14 | 790 |
| 66 | 12.15 | 790 |
| 67 | 12.16 | 790 |
| 68 | 12.17 | 790 |
| 69 | 12.18 | 790 |
| 70 | 12.19 | 791 |
| 71 | 12.20 | 791 |
| 72 | 12.21 | 790 |
| 73 | 12.22 | 790 |
| 74 | 12.23 | 790 |
| 75 | 12.24 | 790 |
| 76 | 12.25 | 790 |
| 77 | 12.26 | 790 |
| 78 | 12.27 | 790 |
| 79 | 12.28 | 790 |
| 80 | 12.29 | 791 |
| 81 | 12.30 | 791 |
| 82 | 12.31 | 790 |
| 83 | 12.32 | 791 |
| 84 | 12.33 | 791 |
| 85 | 12.34 | 791 |
| 86 | 12.35 | 791 |
| 87 | 12.36 | 791 |
| 88 | 12.37 | 791 |
| 89 | 12.38 | 791 |
| 90 | 12.39 | 791 |
| 91 | 12.40 | 791 |
| 92 | 12.41 | 791 |
| 93 | 12.42 | 791 |
| 94 | 12.43 | 791 |
| 95 | 12.44 | 791 |
| 96 | 12.45 | 791 |
| 97 | 12.46 | 791 |
| 98 | 12.47 | 791 |
| 99 | 12.48 | 791 |
| 100 | 12.49 | 791 |
| 101 | 12.50 | 791 |
Теперь, используя табличные данные построим график и проверим, наблюдается ли стабилизация высоковольтного преобразователя при изменении напряжения питания в пределах от 11.50 В до 12.50 В (рис.15):
Рис.15. График зависимости стабилизации напряжения делителя от напряжения питания
На графике видно, что в процессе измерений наблюдается стабильность работы высоковольтного преобразователя.
Можно также рассчитать минимальное отклонение: для примера, используя табличные данные:
1) 790·10-3 · 500 = 395 (В) 3) ∆U = ±0.5 (В)
2) 791·10-3 · 500 = 395.5 (В)
Тоесть минимальное отклонение будет равно ∆U = ±0.5В.
Коэффициент усиления на усилителе
Чтобы проверить коэффициент усиления на усилителе, необходимо вначале с генератора высокочастотных сигналов подать на осциллограф прямоугольные импульсы определенной величины, амплитуды напряжения равной 0.2 В. Потом, подключив генератор к усилителю, а усилитель к осциллографу, проверить на осциллографе величину амплитуды, которая возросла до 4 В. Сравнивая последнее значение с первым, можем сказать, что коэффициент усиления на усилителе K = 20.
Счетная характеристика коронного торцевого газоразрядного счетчика СИ9А
Воспользовавшись частотомером, можно при различных напряжениях зафиксировать определенное количество импульсов.
График счетной характеристики счетчика должен состоять из зависимости числа импульсов N от входного напряжения на счетчик U.
Построим таблицу с полученными данными:
Таблица 6.
| №п/п | U,В | N1 | N2 | N3 | <N> | ∆N = (<N>)1|2 |
| 1 | 280 | 6070 | 6306 | 6369 | 6248 | 79 |
| 2 | 290 | 6251 | 6447 | 6256 | 6295 | 79 |
| 3 | 300 | 6265 | 6370 | 6440 | 6374 | 80 |
| 4 | 310 | 6304 | 6392 | 6453 | 6412 | 80 |
| 5 | 320 | 6299 | 6401 | 6487 | 6408 | 80 |
| 6 | 330 | 6397 | 6315 | 6447 | 6417 | 80 |
| 7 | 340 | 6355 | 6420 | 6483 | 6421 | 80 |
| 8 | 350 | 6400 | 6427 | 6441 | 6423 | 80 |
| 9 | 360 | 6395 | 6433 | 6478 | 6425 | 80 |
| 10 | 370 | 6411 | 6460 | 6427 | 6444 | 80 |
| 11 | 380 | 6418 | 6476 | 6530 | 6473 | 80 |
Рис. 16. Счетная характеристика газоразрядного счетчика СИ9А
На графике видно, что граничная пропорциональная область счета начинается при напряжениях от 280 В до 310 В.
Работа спектрометра в заданной пропорциональной области
Проверить, что исследования по снятию энергетических характеристик мы проводим в пропорциональной области, это значит наблюдать линейность возрастания на графике с зависимостью Nк от U.
Наблюдаемый график на рис. 17.:
Рис.17. График зависимости Nк от U
На этом графике видно, что наблюдается линейность возрастания амплитуды сигнала. Значит мы работаем в пропорциональной области газоразрядного счетчика СИ9А.
Энергетический спектр контрольного альфа источника Pu239
Для того, чтобы в дальнейшем проверить альфа спектрометр на работу его в пропорциональной области, обязательно необходимо с анализатора снять энергетический спектр контрольного альфа источника Pu239. Также нам известна энергия альфа излучения Pu239, равная Eα = 5.15 МэВ.
Получим на (рис.18.) энергетическую характеристику альфа источника:
Рис.18. Энергетический спектр контрольного альфа источника Pu239
Прогонка воздуха через фильтр
В подвальном помещении 11к. ВНУ им.В.Даля, в выбранном месте с плохой циркуляцией и вентиляцией воздуха, выполним прокачку через фильтр воздуха пылесосом в течение времени t = 30мин. Потом прокачанный фильтр будем использовать как источник альфа излучения, считая, что в воздухе находится радон и продукты его распада.
Сохраняя начальные параметры спектрометра без изменений, снимем с анализатора спектральную характеристику альфа излучений дочерних продуктов распада радона:
