Тема 7 Цифровой счетчик Гейгера

7. Цифровой счетчик Гейгера.
В качестве примера цифровых метеорологических приборов
рассмотрим цифровой счетчик Гейгера.
Счетчик измеряет поток α-,β- частиц или γ-квантов.
Катод
Анод
–
R
+400 в
Выход
Рис. 7.1. Принципиальная схема счетчика Гейгера.
Основа счетчика Гейгера – трубка, наполненная газом под
малым давлением. Сопротивление R ~ 106 Ом.
7. Цифровой счетчик Гейгера.
Сквозь стенки трубки частица проникает внутрь и ионизует одну
молекулу.
Образовавшаяся пара
ионов летит к
электродам,
сталкивается еще с
двумя молекулами и
ионизует их.
Эти ионы также
ионизуют новые
молекулы. Возникает
цепная реакция
ионизации.
Через короткое время (~10-8 с.) все молекулы в трубке будут
ионизованы.
7.Цифровой счетчик Гейгера.
–
R
+400 в
Выход
Трубка «вспыхивает». Она становится проводником тока.
Если до вспышки сопротивление трубки было велико (Rтр >>R), то
теперь ее сопротивление резко падает: Rтр<<R.
Теперь все напряжение падает на сопротивлении R. К электродам
трубки практически не приложено напряжения. Трубка гаснет,
ионы рекомбинируют.
На выходе появляется импульс тока. Частота этих импульсов
служит мерой потока частиц, т.е. уровня радиоактивности.
Частота выходных импульсов измеряется цифровым счетчиком.
7. Цифровой счетчик Гейгера.
Задача цифрового счетчика Гейгера – сосчитать количество
импульсов с трубки за определенный промежуток времени.
Этот промежуток времени выбирается таким, чтобы количество
импульсов численно равнялось уровню радиоактивности
(например, в микрорентгенах в час).
7. Цифровой счетчик Гейгера.
Вход
X
Cч1
&
G
Y
&
#
Cч2
запуск
S
R
K
Uоп.
Рис.7.1. Схема цифрового счетчика Гейгера.
Наблюдатель нажимает кнопку «запуск» и подает «1» на S-вход
триггера. Триггер срабатывает, на его выходе – «1». Она
подается на обе схемы «И» и открывает их.
7. Цифровой счетчик Гейгера.
Вход
X
Cч1
&
G
Y
&
#
Cч2
запуск
S
R
K
Uоп.
Через верхнюю схему «И» на 1-й счетчик идут импульсы с
трубки. Счетчик их считает и дает результат в двоичном коде.
Преобразователь кодов преобразует их в код индикатора. Таким
образом число на индикаторе возрастает с каждым новым
импульсом.
7. Цифровой счетчик Гейгера.
Вход
X
Cч1
&
G
Y
&
#
Cч2
запуск
S
R
K
Uоп.
Нижняя часть схемы – это таймер, который работает так же, как и
АЦП (см. раздел 6). Время работы таймера определяется опорным
напряжением Uоп. По окончании этого времени на R-вход триггера
подается «1». Триггер перебрасывается. На его выходе – «0»,
который запирает обе схемы «И».
7. Цифровой счетчик Гейгера.
Вход
X
Cч1
&
G
Y
&
#
Cч2
запуск
S
R
K
Uоп.
Таймер прекращает работу. Импульсы с трубки перестают
поступать на счетчик. На индикаторе остается число, которое
равно числу поступивших импульсов, а следовательно – уровню
радиоактивности.
Для корректировки показаний счетчика регулируют напряжение
Uоп с помощью потенциометра. Таким образом изменяется время
работы счетчика, а следовательно – число подсчитанных
импульсов.