Номер 1, страница 75, часть 3 - гдз по физике 9 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 3. Глава 9. Физика атома и атомного ядра. Параграф 59. Регистрация ядерных излучений - номер 1, страница 75.

Условие.

1. Какие существуют типы детекторов ионизирующих излучений? Приведите примеры.

Решение.

Существует несколько основных типов детекторов ионизирующих излучений, которые классифицируются по физическому принципу, лежащему в основе их работы. Каждый тип имеет свои особенности и области применения.

Газонаполненные (ионизационные) детекторы

Принцип их действия основан на ионизации газа внутри детектора пролетающей частицей. Образовавшиеся в результате ионизации свободные электроны и положительные ионы собираются на электродах под действием электрического поля, создавая регистрируемый электрический сигнал. В зависимости от величины приложенного напряжения, эти детекторы делятся на три основных вида.

Примеры:

Ионизационная камера – работает в режиме, когда все созданные ионизацией заряды собираются на электродах без их умножения. Используется для точной дозиметрии.

Пропорциональный счётчик – работает при более высоком напряжении, что вызывает газовое усиление (лавинный эффект), при этом амплитуда выходного сигнала пропорциональна начальной энергии частицы.

Счётчик Гейгера-Мюллера – работает при ещё более высоком напряжении, при котором попадание одной частицы вызывает лавинный разряд по всему объёму газа. Регистрирует только факт попадания частицы, но не её энергию. Широко используется в бытовых дозиметрах.

Сцинтилляционные детекторы

Принцип действия основан на явлении сцинтилляции — испускании вспышки света (фотонов) специальным веществом (сцинтиллятором) при поглощении им энергии ионизирующего излучения. Эти вспышки света улавливаются фоточувствительным элементом (например, фотоэлектронным умножителем) и преобразуются в электрический импульс. Эффективны для регистрации гамма-излучения.

Примеры:

Неорганические сцинтилляторы: кристаллы йодида натрия, активированного таллием (NaI(Tl)), йодида цезия (CsI(Tl)).

Органические сцинтилляторы: пластиковые сцинтилляторы (на основе полистирола), жидкие сцинтилляторы.

Полупроводниковые детекторы

Их работа схожа с принципом работы газонаполненных детекторов, но в качестве рабочей среды используется кристалл полупроводника (например, германия или кремния). Ионизирующее излучение создает в полупроводнике электронно-дырочные пары, которые разделяются внешним электрическим полем и формируют сигнал. Эти детекторы обладают очень высоким энергетическим разрешением, что позволяет точно измерять энергию частиц.

Примеры:

Германиевые детекторы высокой чистоты (HPGe) – используются для прецизионной гамма-спектрометрии.

Кремниевые (Si) детекторы – применяются для регистрации заряженных частиц (альфа, бета) и в трековых системах в физике высоких энергий.

Детекторы на основе теллурида кадмия (CdTe) и кадмий-цинк-теллура (CZT) – могут работать при комнатной температуре.

Трековые детекторы

Эти устройства позволяют не только зафиксировать факт прохождения частицы, но и визуализировать её траекторию (трек). Они исторически сыграли огромную роль в открытии новых элементарных частиц.

Примеры:

Камера Вильсона – в пересыщенном паре вдоль траектории частицы образуются капельки жидкости.

Пузырьковая камера – в перегретой жидкости вдоль трека частицы образуются пузырьки пара.

Ядерные фотоэмульсии – частица оставляет след в толстом слое специальной фотоэмульсии.

Ответ:Основные типы детекторов ионизирующих излучений:
1. Газонаполненные (примеры: счётчик Гейгера-Мюллера, ионизационная камера, пропорциональный счётчик).
2. Сцинтилляционные (примеры: детекторы на основе кристаллов NaI(Tl), пластиковые сцинтилляторы).
3. Полупроводниковые (примеры: германиевые HPGe-детекторы, кремниевые Si-детекторы).
4. Трековые (примеры: камера Вильсона, пузырьковая камера, ядерные фотоэмульсии).
Также существуют и другие типы, например, термолюминесцентные и химические дозиметры.