Weird Science

manual

Pro­mie­nio­twór­czość

Zja­wi­sko pro­mie­nio­twór­czo­ści odkrył zna­ko­mity fran­cu­ski fizyk Henri Becqu­e­rel w 1896 roku. Jak często bywa, pomógł w tym przy­pa­dek, ponie­waż uczony wła­ści­wie badał wtedy odmienne zja­wi­sko, czyli fos­fo­re­scen­cję. Becqu­e­rel naświe­tlał świa­tłem sło­necz­nym różn­o­rodne mine­rały, a następ­nie zawi­jał je w kli­szę świa­tło­czułą w celu zba­da­nia, czy występuje zja­wi­sko fos­fo­re­scen­cji zaczer­nia­jące mate­riał świa­tło­czuły. Z powodu nie­po­gody nie zdążył naświe­tlić próbki rudy ura­no­wej, wło­żył ją więc do swo­jego far­tu­cha labo­ra­to­ryj­nego. Kli­sza i próbka mine­rału były prze­cho­wy­wane w ten spo­sób przez kilka dni, po czym Becqu­e­rel przy­pom­niał sobie o kli­szy i ją wywo­łał. Oka­zało się, że mate­riał świa­tło­czuły uległ prze­świe­tle­niu, ale tylko w miej­scach, gdzie sty­kał się z próbką rudy. Wnio­skiem było, że mine­rał wysyła samo­dziel­nie - bez induk­cji świa­tłem - jakiś nie­wi­doczny dla ludz­kiego oka rodzaj pro­mie­nio­wa­nia. Stało się to począt­kiem całej serii badań, które zostały potem pod­jęte przez wielu nau­kow­ców, w tym Marii Skło­dow­skiej-Curie i Erne­sta Ruther­forda.

Ist­nieje wiele metod detek­cji pro­mie­nio­wa­nia jądro­wego. Jed­nym z pierw­szych detek­to­rów (poza świa­tło­czułą kli­szą) była zbu­do­wana w 1900 roku roz­pręże­niowa komora Wil­sona, nazy­wana też komorą mgłową.

Ilustracja
Treki cząstek alfa w roz­pręże­nio­wej komo­rze Wil­sona

Nowo­cze­śniej­szą odmianą komory Wil­sona jest komora dyfu­zyjna, która umożl­i­wia obser­wa­cje torów cząstek w cza­sie rze­czy­wi­stym, a nie jedy­nie w krót­k­ich momen­tach roz­pręża­nia czyn­nika robo­czego:

Ilustracja
Efekty pro­mie­nio­wa­nia joni­zu­jącego w dyfu­zyj­nej komo­rze Wil­sona

Innym urządze­niem słu­żącym do wykry­wa­nia i pomiaru poziomu pro­mie­nio­wa­nia jądro­wego jest detek­tor z licz­ni­kiem Gei­gera-Mül­lera. Tego typu przy­rządy są jed­nak zwy­kle dosyć dro­gie, a ich samo­dzielną budowę trudno pole­cić począt­ku­jącemu elek­tro­ni­kowi - choćby z powodu koniecz­no­ści zasi­la­nia napięciem kil­ku­set wol­tów (zwy­kle ~400V). Z tego powodu chciałbym przed­sta­wić spo­sób, w jaki można zbu­do­wać pro­sty przy­rząd wykry­wa­jący pro­mie­nio­wa­nie jądrowe w opar­ciu o wyko­rzy­sta­nie półp­rze­wod­ni­ko­wych diod PIN. Dzięki temu urządze­nie może być zasi­la­nie niskim, bez­piecz­nym napięciem 9V. Dodat­kowo przy­rząd ten - w prze­ci­wieńs­twie do licz­nika Gei­gera-Mül­lera - umożl­i­wia także pomiar ener­gii pro­mie­nio­wa­nia. Zapra­szam więc do budowy:)

Pomiar pro­mie­nio­wa­nia - zestaw Zrób-To-Sam

Ważne: przed przy­stąpie­niem do budowy układu i jego wyko­rzy­sta­niem należy zapo­znać się z całą instruk­cją.

Po roz­pa­ko­wa­niu możemy zoba­czyć, że w skład zestawu wcho­dzi pewna ilość różn­o­rod­nych ele­men­tów (Fot.1).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.1 – Ele­menty zestawu: 1 - płytka główna, 2 - prze­wód zasi­la­jący, 3 - prze­wód sygna­łowy, 4 - karta dźw­iękowa USB, 5 - śruby m3 (4 szt.), 6 - nakrętki m3 (8 szt.), 7 - pod­kładki spręży­nowe m3 (4 szt.), 8 - próbka I, 9 - próbka II

Dołączone do zestawu próbki są dostęp­nymi w nor­mal­nym han­dlu przed­mio­tami codzien­nego użytku wyka­zu­jącymi wyższy od natu­ral­nego, ale w dal­szym ciągu całk­o­wi­cie bez­pieczny poziom pro­mie­nio­twór­czo­ści. Pierw­szą sta­nowi kora­lik z zie­lo­nego szkła ura­no­wego, którego piękna barwa jest wyni­kiem obec­no­ści w mate­riale nie­wiel­kiej domieszki związ­ków uranu, głów­nie występu­jącego w natu­rze izo­topu 235U. Drugą próbką jest frag­ment pręta spa­wal­ni­czego - jest on wyko­nany ze sta­bil­nego wol­framu W, ale zawiera do 2% związ­ków toru, w więk­szo­ści 232Th. Ope­ro­wa­nie tymi przed­mio­tami i ich prze­cho­wy­wa­nie jest całk­o­wi­cie bez­pieczne. Dobrze jest je jed­nak trak­to­wać z pewną prze­sadną ostrożn­o­ścią, np. uni­ka­jąc ich bez­po­śred­niego kon­taktu ze skórą. Zarówno szkło, jak i pręt wol­fra­mowy są bar­dzo kru­che. W razie ich pęk­nięcia lub roz­pry­sku trzeba koniecz­nie uni­kać sytu­a­cji, by jakie­kol­wiek odłamki dostały się do naszego - lub innego - orga­ni­zmu.

Wszyst­kie ele­menty zestawu powinny być zaw­sze prze­cho­wy­wane w suchym miej­scu, w tem­pe­ra­tu­rze poko­jo­wej. Całe urządze­nie także po zło­że­niu i uru­cho­mie­niu powinno pra­co­wać i być prze­cho­wy­wane w podob­nych warun­kach.

Poza wymie­nio­nymi ele­men­tami zestawu do budowy urządze­nia i pro­wa­dze­nia pomia­rów z jego wyko­rzy­sta­niem będziemy potrze­bo­wać:

Zestaw umożl­i­wia zbu­do­wa­nie układu pozwa­la­jącego na wykry­wa­nie, pomiar i porów­ny­wa­nie efek­tów pro­mie­nio­wa­nia joni­zu­jącego, nazy­wa­nego często radio­ak­tyw­no­ścią. Czu­łość urządze­nia jest na tyle duża, że nie jest pro­ble­mem wykry­wa­nie obec­nego ciągle wokół nas pro­mie­nio­wa­nia natu­ral­nego, jak i pro­mie­nio­wa­nia próbek różn­o­rod­nych (nawet mało aktyw­nych) mate­ria­łów pro­mie­nio­twór­czych.

Budowa układu

Aby zbu­do­wać urządze­nie jest potrzebne nie­wiel­kie pudełko lub puszka wyko­nana z dowol­nego metalu. Dobrze w tym celu nadają się bla­szane pudełka na dro­bia­zgi lub cia­steczka (Fot.2). Wymiar pudełka powi­nien być tak dobrany, aby płytka główna 1 zmie­ściła się w nim z łatwo­ścią.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.2 – Meta­lowa puszka

Ważne: puszka pełni rolę osłony dla uru­cho­mio­nego układu. Pra­cu­jący sen­sor wraz ze wzmac­nia­czem posiada tak dużą czu­łość, że musi być ekra­no­wany przed falami radio­wymi, polami elek­trycz­nymi i świa­tłem.

Puszka musi umożl­i­wiać szczelne zamk­nięcie, tak by do środka nie mogło dostać się świa­tło!

Następ­nie musimy w dnie puszki zazna­czyć miej­sca na otwory, w których zostaną osa­dzone śruby mocu­jące płytkę główną. Naj­ła­twiej wyko­nać to w spo­sób przed­sta­wiony na Fot.3.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.3 – Spo­sób zazna­cze­nia

Jak widać, puszkę trzeba odw­rócić do góry dnem i poło­żyć na niej płytkę główną. W ten spo­sób za pomocą fla­ma­stra lub ołówka możemy zazna­czyć na powierzchni metalu miej­sca, w których będzie trzeba wywier­cić otwory pod śruby.

Otwory naj­le­piej wywier­cić wier­tarką przy pomocy wier­tła o śred­nicy 4mm lub podob­nej (Fot.4). W razie braku wier­tarki i jeśli dno puszki nie jest wyko­nane ze zbyt gru­bego lub twar­dego metalu to otwory można wywier­cić ręcz­nie przy wyko­rzy­sta­niu jakie­goś ostrza.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.4 – Spo­sób zazna­cze­nia

Fot. 5 przed­sta­wia gotowe otwory. Ich kra­wędzie warto wygła­dzić papie­rem ścier­nym lub pil­ni­kiem, ponie­waż w innym przy­padku mogą być one ostre - trzeba wtedy uwa­żać, aby się nie ska­le­czyć.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.5 – Gotowe otwory

W otwory płytki głów­nej wkręcamt cztery śruby 5:

Ilustracja

Jak widać, śruby wkręcamy od strony ele­men­tów, a nakła­damy nakręcamy na nie cztery nakrętki 6 w spo­sób przed­sta­wiony na Fot.6. Pozo­stałe cztery nakrętki pozo­stają do wyko­rzy­sta­nia na dal­szych eta­pach budowy urządze­nia.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.6 – Śruby z nakręt­kami osa­dzone w płytce głów­nej

Płytkę główną wraz z śru­bami oraz nakręt­kami umiesz­czamy w wywier­co­nych uprzed­nio otwo­rach puszki (Fot.7).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.7 – Spo­sób umiesz­cze­nia płytki głów­nej w puszce

Na odcinki śrub wysta­jące od spodu puszki nakła­damy pod­kładki spręży­nowe 7 (Fot.8).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.8 – Pod­kładki spręży­nowe na swoim miej­scu

Następ­nie na śruby trzeba nało­żyć pozo­stałe cztery nakrętki i mocno je dokręcić, jak można zoba­czyć na Fot.9

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.9 – Po dokręce­niu nakrętek

W ten spo­sób płytka główna została mocno połączona z meta­lo­wym pudełk­iem. Całość powinna zga­dzać się ze sche­ma­tem (Rys.1).

Ilustracja
Rys.1 – Spo­sób połącze­nia płytki z puszką (widok z boku)

Kolejną rze­czą jaką musimy zro­bić jest wywier­ce­nie w bocz­nej powierzchni puszki dwóch otwo­rów, przez które do wnętrza będą wcho­dzić dwa prze­wody: zasi­la­jący 2 i sygna­łowy 3. Przy­kła­dową orien­ta­cję otwo­rów uka­zuje Fot.10.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.10 – Otwory na kable

Otwory na kable nie powinny posia­dać ostrych kra­wędzi, które by mogły usz­ko­dzić war­stwę izo­la­cyjną prze­wo­dów. Otwory nie powinny być także zbyt duże, ponie­waż pamiętajmy o tym, ze do goto­wego urządze­nia nie powinno docie­rać świa­tło z zew­nątrz. Przez odpo­wied­nio przy­go­to­wane otwory prze­kła­damy więc końc­ówki obu prze­wo­dów (Fot.11).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.11 – Prze­wody

Odi­zo­lo­wane i pokryte sto­pem lutow­ni­czym (głów­nie skła­da­jącym się z cyny Sn) odcinki prze­wo­dów należy umie­ścić w odpo­wia­da­jącym im otwo­rach nie­bie­skich łącz śru­bo­wych. Końc­ówki prze­wo­dów posia­dają ety­kiety ozna­czone nume­rami, zgod­nie z którymi powinny zostać umiesz­czone w ponu­me­ro­wa­nych złączach (Fot.12).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.12 – Spo­sób pod­łącze­nia prze­wo­dów

Po umiesz­cze­niu odpo­wied­nich końców prze­wo­dów w złączach trzeba dokręcić ich śrubki za pomocą wkrętaka (Fot.13). W ten spo­sób prze­wody zostaną zaci­śnięte w złączach - należy to spraw­dzić po dokręce­niu. Samo dokręca­nie pro­wa­dzić trzeba z wyczu­ciem, tak by nie usz­ko­dzić gwintu śrub ani bla­szek zaci­sko­wych.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.13 – Zaci­ska­nie złączy śru­bo­wych

Otwory na prze­wody trzeba zabez­pie­czyć tak, by nie mógł przez nie wnik­nąć nawet naj­słab­szy pro­mień świa­tła. Przy­datna w tym celu może być np. czarna taśma elek­tro­i­zo­la­cyjna (Fot.14).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.14 – Zabez­pie­cze­nie otwo­rów czarną taśmą

Uru­cho­mie­nie i pomiary

Przy­stępu­jąc do uru­cho­mie­nia układu pomia­ro­wego musimy naj­pierw pod­łączyć i skon­fi­gu­ro­wać zew­nętrzną kartę dźw­iękową 4, która komu­ni­kuje się z kom­pu­te­rem za pomocą łącza USB. Po uru­cho­mie­niu sys­temu Win­dows musimy pod­łączyć kartę do dostęp­nego portu USB (Fot.15).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.15 – Karta dźw­iękowa pod­łączona do portu USB

Sys­tem ope­ra­cyjny powi­nien w tym momen­cie auto­ma­tycz­nie wykryć kartę i prze­łączyć się na jej wyko­rzy­sta­nie. Warto jed­nak to skon­tro­lo­wać. Po klik­nięciu pra­wym przy­ci­skiem myszy w ikonę gło­śnika na dol­nym pasku sys­te­mo­wym (regu­la­cja gło­śno­ści) należy z menu wybrać opcję "Otwórz usta­wie­nia dźw­ięku" po czym w odpo­wied­nich polach usta­wić:

Wyj­ście: Gło­śniki (2-USB Audio Device)
Wej­ście: Mikro­fon (2-USB Audio Device)

Wykryta przez sys­tem nazwa urządze­nia - tutaj 2-USB Audio Device - może się nieco różnić od poda­nej. W każdym razie jako urządze­nia wej­ścia i wyj­ścia zaw­sze należy wska­zać zew­nętrzną kartę dźw­iękową USB.

W razie potrzeby ist­nieje możl­i­wość usta­wie­nia wzmoc­nie­nia sygnału w sys­te­mie, ale zwy­kle nie są konieczne mani­pu­la­cje przy tym para­me­trze.

Potem trzeba uru­cho­mić pro­gram Auda­city i skon­fi­gu­ro­wać, wybie­ra­jąc na gór­nym pasku pro­gramu Edi­t→Pre­fe­ren­ce­s→De­vi­ces, a następ­nie:

Recor­ding device: Mikro­fon (2-USB Audio Device)
Chan­nels: Chan­nels: 1 (Mono)

Zmiany zatwier­dzić trzeba przy­ci­skiem OK. Kon­fi­gu­ra­cja zostaje w ten spo­sób zakończona, a kom­pu­ter jest gotowy do współp­racy ze zbu­do­wa­nym przez nas urządze­niem.

Na tym eta­pie warto zapo­znać się z budową prze­wodu zasi­la­jącego (Fot.16)

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.16 – Szcze­góły budowy prze­wodu zasi­la­jącego, opis w tek­ście

Prze­wód kończy się zaci­skiem a, do którego pod­łącza się bate­rię o napięciu 9V. W obu­do­wie - spe­cjal­nie zapro­jek­to­wa­nej i wydru­ko­wa­nej w tech­nice 3D - znaj­duje się główny włącz­nik urządze­nia b (0 - wyłączone, 1 - włączone), a także dioda LED sygna­li­zu­jąca dzia­ła­nie c. Pod­czas pracy czuj­nika migota ona na zmianę świa­tłem o bar­wach zie­lo­nej i nie­bie­skiej :)

Zau­ważmy, że drugi prze­łącz­nik znaj­duje się bez­po­śred­nio na płytce głów­nej urządze­nia. Służy on do zmiany czu­ło­ści urządze­nia. Dzieje się to za sprawą zmiany liczby aktyw­nych ele­men­tów pomia­ro­wych (Fot.17).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.17 – Prze­łącz­nik na płytce głów­nej; A - pozy­cja 0, B - pozy­cja 1; aktywne sen­sory zostały zazna­czone kolo­rem zie­lo­nym

Kiedy prze­łącz­nik zosta­nie usta­wiony w pozy­cji 0, to pomiar będzie wyko­ny­wany tylko przy wyko­rzy­sta­niu jed­nego czuj­nika z pięciu (Fot.17A). Usta­wie­nie to cechuje się mniej­szą czu­ło­ścią, niższą wrażl­i­wo­ścią na natu­ralną pro­mie­nio­twór­czość śro­do­wi­ska i pro­mie­nio­wa­nie kosmiczne, jest też bar­dziej odpo­wied­nie dla nie­wiel­kich próbek.

Usta­wie­nie 1 pozwala na wyko­rzy­sta­niu wszyst­kich pięciu czuj­ni­ków (Fot.17B). Dzięki temu zwięk­sza się czu­łość układu pomia­ro­wego. Pociąga to za sobą także zwięk­sze­nie wrażl­i­wo­ści na natu­ralne tło radio­ak­tywne. To usta­wie­nie może być przy­datne także do pomiaru próbek o więk­szych wymia­rach.

Urządze­nia nigdy nie wolno uru­cha­miać, jeśli ist­nieje możl­i­wość oświe­tle­nia czuj­ni­ków świa­tłem sło­necz­nym lub sztucz­nym, ponie­waż pociąga to za sobą ryzyko znisz­cze­nia układu! Pokrywa meta­lo­wego pudełka pod­czas pracy czuj­ni­ków zaw­sze musi być zamk­nięta i można ją otwo­rzyć dopiero po wyłącze­niu zasi­la­nia głów­nym włącz­ni­kiem. Wła­śnie z tego powodu został zasto­so­wany zwra­ca­jący uwagę migo­czący sygna­li­za­tor dzia­ła­nia urządze­nia - pokrywę można otwo­rzyć tylko w cza­sie, kiedy dioda LED nie świeci!

Sekwen­cja czyn­no­ści wyko­ny­wa­nych przy pomia­rze jest następu­jąca:

  1. Upew­nie­nie się, czy główny włącz­nik zasi­la­nia (Fot.16b) jest wyłączony, tzn. na pozy­cji 0 (dioda LED nie świeci)
  2. Otwar­cie pokrywy
  3. Umiesz­cze­nie bada­nej próbki na polu czuj­ni­ków (prze­łącz­nik na płytce: 1 - dla małych próbek, 2 - dla więk­szych)
  4. Zamk­nięcie pokrywy
  5. Pod­łącze­nie bate­rii do zaci­sku (Fot.16a), jeśli nie została pod­łączona wcze­śniej
  6. Pod­łącze­nie wtyczki prze­wodu sygna­ło­wego do wej­ścia mikro­fo­no­wego karty dźw­ięko­wej (Fot.18)
  7. Włącze­nie urządze­nia - główny prze­łącz­nik zasi­la­nia na pozy­cję 1 (dioda LED powinna zacząć migo­tać)
  8. Uru­cho­mie­nie i skon­fi­gu­ro­wa­nie (jeśli nie został włączony wcze­śniej) pro­gramu Auda­city
  9. Roz­po­częcie nagry­wa­nia przy­ci­skiem Record. Dłu­gość czasu akwi­zy­cji danych zależy od uzyt­kow­nika
  10. Zakończe­nie nagry­wa­nia. Dane naj­le­piej jest wyek­s­por­to­wać (File­→e­xport as wav) do pliku dźw­ięko­wego o for­ma­cie *.wav
  11. Wyłącze­nie urządze­nia - główny prze­łącz­nik zasi­la­nia na pozy­cję 0 (dioda LED powinna zga­snąć)
  12. Pokrywę można otwo­rzyć i wyjąć badaną próbkę
Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.18 – Pra­wi­dłowy spo­sób pod­łącze­nia prze­wodu sygna­ło­wego do karty dźw­ięko­wej

W cza­sie trwa­nia pomiaru w pobliżu pra­cu­jącego urządze­nia nie może znaj­do­wać się włączony tele­fon komór­kowy!

Do pod­sta­wo­wej obsługi pro­gramu Auda­city wyko­rzy­stu­jemy przy­ci­ski Record (roz­po­czyna reje­stra­cję sygnału), Stop (kończy reje­stra­cję sygnału) i Play (odtwa­rza uprzed­nio zare­je­stro­wany sygnał). Loka­li­za­cję opi­sa­nych przy­ci­sków uka­zuje Fot.19.

Ilustracja: A

A

Ilustracja: B

B

Ilustracja: C

C

Fot.19 – Wyko­rzy­sta­nie pro­gramu Auda­city; A - record, B - stop, C - play

Warte wspom­nie­nia są także przy­ci­ski uka­zane na Fot.20. Przy­cisk a pozwala na powięk­sze­nie zazna­czo­nego frag­mentu sygnału, nato­miast b na wyświe­tle­nie całego sygnału jed­no­cze­śnie.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.20 – Wyko­rzy­sta­nie pro­gramu Auda­city; a - dopa­so­wa­nie zazna­cze­nia do sze­ro­ko­ści ekranu, b - dopa­so­wa­nie dłu­gość zapisu do sze­ro­ko­ści ekranu

Prze­pro­wa­dze­nie opi­sa­nej pro­ce­dury, w tym dzia­ła­nie układu i zapis danych przed­sta­wia poniższy film. Jako badana próbka posłu­żył okaz cyr­konu - mine­rału z gro­mady krze­mia­nów wyspo­wych.

Po doko­na­niu pomia­rów zapi­sane pliki można pozo­sta­wić do dal­szych ana­liz. Pliki w for­ma­cie wav są pli­kami muzycz­nymi, a więc po ich otwar­ciu w dowol­nym odtwa­rza­czy dźw­ięku będziemy mogli usły­szeć dźw­iękową inte­pre­ta­cję zapisu - szum, na który będą nało­żone bar­dzo krót­kie (często trudne do usły­sze­nia) trza­ski sygna­li­zu­jące detek­cję pro­mie­nio­wa­nia joni­zu­jącego. Aby zoba­czyć wykres sygnału, pliki należy otwo­rzyć za pomocą pro­gramu Auda­city. Plik z zapi­sem sygnału dla cyr­konu zare­je­stro­wany pod­czas kręce­nia filmu jest dostępny tutaj.

Wynik

Wstępna ana­liza pozwala na zaob­ser­wo­wa­nie faktu, że reje­stro­wany sygnał posiada dwie skła­dowe. Możemy w nim wyróżnić skła­dową szumu, wyni­ka­jącą z ist­nie­nia efek­tów kwan­to­wych i drgań ter­micz­nych zacho­dzących w sieci kry­sta­licz­nej półp­rze­wod­nika, z którego zbu­do­wano sen­sory oraz ele­menty wzmac­nia­cza. Na szum są nało­żone dużo sil­niej­sze i bar­dzo krót­kie sygnały uży­teczne (piki), będące efek­tem oddzia­ły­wa­nia pro­mie­nio­wa­nia joni­zu­jącego wytwa­rza­nego przez sub­stan­cje radio­ak­tywne na sen­sory (Fot.21).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.21 – Wykres uzy­ska­nego sygnału

Zmiana pod­stawy czasu (zazna­czyć frag­ment sygnału z pikiem i wci­snąć przy­cisk powięk­sze­nia vide Fot.20a) pozwala na zaob­ser­wo­wa­nie, że każdy sygnał uży­teczny ma postać bar­dzo szybko nara­sta­jącego impulsu ujem­nego, a następ­nie nieco wol­niej­szego dodat­niego echa (Fot.22).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.22 – Zbli­że­nie na pik

Wiel­kość impulsu ujem­nego świad­czy bez­po­śred­nio o ener­gii czyn­nika joni­zu­jącego - im więk­sza ener­gia tym więk­szy pik. Sen­sory są czułe głów­nie na pro­mie­nio­wa­nie beta β (zarówno β-, jak i β+) oraz gamma γ. Pro­mie­nio­wa­nie alfa α z pew­no­ścią wywo­ła­łoby silną reak­cję układu oddzia­łu­jąc z sie­cią kry­sta­liczną sen­so­rów, ale jego mała prze­ni­kli­wość powo­duje, że zwy­kle nie może ono spe­ne­tro­wać do wnętrza czuj­ni­ków.

Z opi­sa­nych powo­dów przed­sta­wiony przy­rząd mimo swo­jej pro­stoty pozwala na porów­ny­wa­nie zarówno aktyw­no­ści pro­mie­nio­twór­czej próbki (ilo­ści impul­sów), jak i ener­gii pow­sta­jącego przy tym pro­mie­nio­wa­nia β lub γ. W razie posia­da­nia przy­rządu wzor­co­wego i przy zacho­wa­niu pew­nych rygo­rów (np. iden­tycz­nego wzmoc­nie­nia sygnału przy każdym pomia­rze - tak od strony sprzęto­wej, jak i pro­gra­mo­wej) byłoby możl­iwe wyska­lo­wa­nie przy­rządu w jed­nost­kach ener­gii.

Wydłu­ża­jąc czas reje­stra­cji zwięk­szamy dokład­ność pomiaru. Możemy wyko­nać zapis trwa­jący np. 0,5h i podzie­lić ilość zapi­sa­nych pików przez 30 uzy­sku­jąc wynik wyra­żony w impul­sach na minutę. Doko­nu­jąc dłuższych pomia­rów warto wziąć pod uwagę pro­mie­nio­twór­czość tła. Jeśli czas zapisu jest odpo­wied­nio dłuższy, to nie umiesz­cza­jąc na polu czuj­ni­ków żad­nych próbek udaje się zwy­kle zare­je­stro­wać pro­mie­nio­twór­czość natu­ralną (np. pro­mie­nio­wa­nie kosmiczne) jako poje­dyn­cze piki w śred­nim odstępie rzędu kilku minut. Dla­tego warto przed wła­ści­wym pomia­rem wyko­nać dodat­kowy pomiar pro­mie­nio­wa­nia tła i uwzględ­nić uzy­skaną war­tość.

Do zestawu są dołączone dwie próbki: zie­lo­nego szkła 8 i odła­mek wol­fra­mo­wego pręta spa­wal­ni­czego 9. Obie mogą posłu­żyć do pierw­szych doświad­czeń z opi­sa­nym przy­rządem. Ich poziom pro­mie­nio­wa­nia jest jedy­nie mini­mal­nie więk­szy od natu­ral­nego, więc konieczny jest dłuższy czas pomiaru - korzystne jest także wyko­na­nie pomiaru kon­trol­nego, tzn. pro­mie­nio­wa­nia tła.

Marek Ples

Aa