Номер 1, страница 337 - гдз по физике 9 класс учебник Грачев, Погожев

Глава 9. Физика атома и атомного ядра. Параграф 58. Регистрация ядерных излучений - номер 1, страница 337.

Условие.

1. Как устроен счётчик Гейгера? На чём основан принцип его действия?

Решение.

Как устроен счётчик Гейгера?

Основным элементом счётчика Гейгера является газоразрядный детектор, называемый трубкой Гейгера-Мюллера. Он представляет собой герметичный резервуар (обычно в форме металлического или стеклянного цилиндра с металлическим покрытием внутри), который заполнен инертным газом (например, аргоном, неоном) под низким давлением. В газ также добавляют небольшое количество гасящего вещества (например, галогенов или органических паров).
Внутри трубки расположены два электрода:
1. Катод – отрицательный электрод. Его роль выполняет металлический корпус трубки или её внутреннее токопроводящее покрытие.
2. Анод – положительный электрод. Это тонкая металлическая нить, натянутая вдоль оси цилиндрического катода и электрически изолированная от него.
К аноду и катоду через высоковольтный источник питания подводится большое напряжение (сотни вольт), создавая сильное электрическое поле внутри трубки. Электроды подключены к внешней электронной схеме, которая регистрирует возникающие импульсы тока.

Ответ: Счётчик Гейгера состоит из герметичной, наполненной газом трубки (трубки Гейгера-Мюллера), в которой находятся два электрода: центральный анод (нить) и внешний катод (цилиндр). К электродам подключены источник высокого напряжения и регистрирующая электронная схема.

На чём основан принцип его действия?

Принцип действия счётчика Гейгера основан на явлении ударной ионизации. Процесс регистрации частицы происходит в несколько этапов:
1. Первичная ионизация. Когда частица ионизирующего излучения (альфа-частица, бета-частица или гамма-квант) пролетает через рабочий объём трубки, она сталкивается с атомами газа и выбивает из них электроны. В результате образуются пары заряженных частиц: свободные электроны (отрицательные) и положительные ионы.
2. Газовое усиление. Под действием сильного электрического поля свободные электроны устремляются к положительному аноду, а ионы — к отрицательному катоду. На пути к аноду электроны разгоняются до такой энергии, что при столкновении с другими атомами газа также выбивают из них электроны. Этот процесс ионизации нарастает лавинообразно. В результате к аноду приходит огромное количество электронов, порождённых всего одной начальной частицей. Этот эффект называется газовым усилением, или лавиной Таунсенда.
3. Формирование импульса. Движение этой электронной лавины к аноду создает короткий, но мощный импульс электрического тока в цепи счётчика.
4. Регистрация. Электронная схема фиксирует этот импульс. Каждый зарегистрированный импульс соответствует одной частице, попавшей в детектор. Импульсы подсчитываются, и их частота отображается на дисплее прибора или преобразуется в характерные звуковые щелчки.
5. Гашение разряда. После возникновения импульса вокруг анода образуется облако из медленных положительных ионов, которое ослабляет электрическое поле и прекращает лавину. Специальная гасящая добавка в газе предотвращает возникновение повторных, ложных разрядов, позволяя счётчику быстро вернуться в исходное состояние и быть готовым к регистрации следующей частицы.

Ответ: Принцип действия основан на ударной ионизации газа внутри трубки под действием ионизирующего излучения. Возникающие при этом свободные электроны в сильном электрическом поле создают лавину зарядов (эффект газового усиления), которая регистрируется как короткий импульс тока. Количество импульсов в единицу времени пропорционально интенсивности излучения.