Творческое задание, страница 250 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Творческое задание

Подготовьте сообщение по темам (на выбор):

1. Последствия Чернобыльской аварии: флора и фауна в очаге радиоактивного заражения.

2. Зоны отчуждения в РК: «Опытное поле», площадка «Дегелен», площадка «Балапан», «Сары-Узень», «Актан-Берли», «4», «4А», «Атомное» озеро, «Телькем-1», «Телькем-2». Их настоящее и будущее.

3. Виды радиометрических приборов, их назначение и принцип действия.

4. Самые большие ядерные полигоны мира.

Радиометрические приборы — это устройства, предназначенные для обнаружения и измерения характеристик ионизирующего излучения. Их основной задачей является регистрация альфа-частиц, бета-частиц, гамма-квантов, рентгеновского излучения и нейтронов. Принцип действия всех таких приборов основан на эффектах, которые возникают при взаимодействии излучения с веществом детектора.

Классификация радиометрических приборов

Приборы можно классифицировать по нескольким основным признакам:

• По назначению:
  • Дозиметры — измеряют поглощенную или эквивалентную дозу излучения, накопленную за определенное время. Используются для индивидуального радиационного контроля.
  • Радиометры — измеряют характеристики полей излучения в данный момент времени (например, мощность дозы, плотность потока частиц, уровень радиоактивного загрязнения поверхностей).
  • Спектрометры — измеряют энергетическое распределение излучения, что позволяет идентифицировать радионуклиды, создающие это излучение.
• По принципу действия детектора:
  • Ионизационные
  • Сцинтилляционные
  • Полупроводниковые
  • И другие (трековые, химические и т.д.)

Виды приборов по принципу действия

1. Ионизационные детекторы

Принцип их работы основан на явлении ионизации газа под действием излучения. Частица или квант, пролетая через объем с газом, создает на своем пути пары ионов (положительный ион и электрон). Если этот газ находится в электрическом поле, то ионы начинают двигаться к электродам, создавая электрический ток, который можно измерить. Величина тока пропорциональна интенсивности излучения.

• Ионизационная камера: Простейший тип. Работает в режиме насыщения, когда все созданные пары ионов собираются на электродах. Используется для измерения высоких мощностей доз.
• Пропорциональный счетчик: Работает при более высоком напряжении на электродах. Электроны, ускоряясь в сильном поле, вызывают вторичную ионизацию (газовое усиление). Выходной сигнал пропорционален начальной ионизации, что позволяет различать типы частиц (например, альфа и бета) и измерять их энергию.
• Счетчик Гейгера-Мюллера: Работает при еще более высоком напряжении. Даже одна ионизирующая частица вызывает лавинный разряд по всему объему счетчика. Это дает очень сильный, легко регистрируемый сигнал. Прибор очень чувствителен, но не позволяет определить ни энергию, ни тип излучения. Идеален для обнаружения факта наличия радиации и оценки ее общей интенсивности (поисковый режим).

2. Сцинтилляционные детекторы

Их работа основана на явлении люминесценции — способности некоторых веществ (сцинтилляторов) испускать вспышки света (сцинтилляции) при поглощении ионизирующего излучения. Эти вспышки света улавливаются фотоэлектронным умножителем (ФЭУ), который преобразует их в электрический импульс. Амплитуда импульса пропорциональна энергии, поглощенной в сцинтилляторе.

Преимущества: высокая эффективность регистрации (особенно для гамма-излучения), быстродействие, возможность создания детекторов большого размера. Широко используются в радиометрии и спектрометрии.

3. Полупроводниковые детекторы

По принципу действия они похожи на ионизационные камеры, но в качестве рабочей среды используется кристалл полупроводника (кремний Si или германий Ge) с p-n переходом. Ионизирующее излучение, попадая в обедненную зону полупроводника, создает электронно-дырочные пары. Под действием электрического поля они движутся к электродам, создавая импульс тока.

Для создания одной пары ионов в газе требуется энергия около $\text{30}$ эВ, а для создания электронно-дырочной пары в полупроводнике — всего около $\text{3}$ эВ. Поэтому при той же энергии поглощенной частицы в полупроводнике образуется в 10 раз больше носителей заряда. Это приводит к главному преимуществу полупроводниковых детекторов — очень высокому энергетическому разрешению. Они являются основным инструментом в прецизионной гамма-спектрометрии для точной идентификации радионуклидов. Их недостаток — часто требуют глубокого охлаждения (например, жидким азотом) для снижения тепловых шумов.

Назначение основных типов приборов

Бытовой дозиметр: Обычно представляет собой компактный прибор на основе счетчика Гейгера-Мюллера. Его основная задача — подать сигнал тревоги при превышении установленного порога мощности дозы и оценить радиационную обстановку (например, при проверке продуктов питания, стройматериалов). Точность измерений у таких приборов невысока.

Профессиональный дозиметр: Индивидуальный прибор для персонала, работающего с источниками излучения. Бывают прямопоказывающие (электронные, со звуковой и световой сигнализацией) и накопительные (термолюминесцентные, пленочные), которые требуют специального считывающего устройства для определения накопленной дозы.

Поисковый радиометр: Прибор с высокочувствительным, часто сцинтилляционным, детектором. Используется для поиска источников излучения, контроля загрязненности территорий и поверхностей. Часто оснащен звуковой сигнализацией, частота которой зависит от интенсивности излучения.

Спектрометр: Сложный лабораторный или переносной прибор, позволяющий не просто измерить уровень излучения, но и определить его состав. Анализируя энергетический спектр, можно точно сказать, какие именно радиоактивные изотопы присутствуют в образце. Используется в науке, экологии, ядерной медицине, таможенном контроле.

Ответ:

Радиометрические приборы — это устройства для измерения ионизирующих излучений, которые классифицируются по назначению (дозиметры, радиометры, спектрометры) и принципу действия. Основные типы детекторов — ионизационные, сцинтилляционные и полупроводниковые. Ионизационные приборы (включая счетчики Гейгера) регистрируют ионизацию газа и хороши для обнаружения радиации и измерения высоких доз. Сцинтилляционные детекторы преобразуют энергию излучения в световые вспышки, обладая высокой эффективностью и хорошим быстродействием. Полупроводниковые детекторы, создающие электронно-дырочные пары в кристалле, обеспечивают наилучшее энергетическое разрешение и используются для точной идентификации радионуклидов. Выбор конкретного прибора зависит от задачи: для индивидуальной защиты — дозиметр, для обследования местности — поисковый радиометр, для научного анализа состава вещества — спектрометр.