Номер 11, страница 250 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 9. Физика атома и атомного ядра. Параграф 50. Ионизирующее излучение и его биологическое действие. Вопросы - номер 11, страница 250.

Условие.

11. Используя рис. 236, расскажите об устройстве и принципе действия дозиметра.

Решение.

Решение

Дозиметр — это прибор, предназначенный для измерения мощности дозы или накопленной дозы ионизирующего излучения. В основе работы многих дозиметров, которые обычно рассматриваются в курсе физики (и, вероятно, изображены на рис. 236), лежит газоразрядный счетчик, известный как счетчик Гейгера-Мюллера.

Устройство такого дозиметра состоит из двух основных частей: детектора излучения (счетчика Гейгера-Мюллера) и регистрирующей электронной схемы. Детектор представляет собой герметичный, обычно цилиндрический, баллон, изготовленный из металла или стекла. Баллон заполнен инертным газом (например, аргоном или неоном) при низком давлении. Внутри баллона размещены два электрода: тонкая металлическая нить, натянутая по оси цилиндра, которая является анодом (положительным электродом), и сам корпус баллона (или специальное покрытие на его внутренней стенке), служащий катодом (отрицательным электродом). К электродам от источника питания через высокое сопротивление $\text{R}$ подается высокое напряжение (несколько сотен вольт).

Принцип действия дозиметра основан на явлении ударной ионизации. Когда частица ионизирующего излучения (альфа-частица, бета-частица) или гамма-квант проникает внутрь счетчика, она сталкивается с атомами газа и ионизирует их, создавая свободные электроны и положительные ионы. Под действием сильного электрического поля, созданного между анодом и катодом, электроны начинают ускоряться в сторону анода. На своем пути они набирают достаточную энергию, чтобы при столкновениях с другими атомами газа также ионизировать их. Этот процесс нарастает лавинообразно, и в результате к аноду устремляется целый поток электронов. Это вызывает короткий, но мощный импульс электрического тока в цепи счетчика. Электронная схема регистрирует этот импульс. Каждая пролетевшая через счетчик частица вызывает один такой импульс. Схема подсчитывает количество импульсов за определенный промежуток времени. Чем выше интенсивность излучения, тем чаще возникают импульсы. Таким образом, по частоте импульсов можно судить о мощности дозы ионизирующего излучения. Результаты измерений обычно выводятся на цифровой дисплей, а также могут сопровождаться звуковыми щелчками, где каждый щелчок соответствует регистрации одной частицы.

Ответ: Устройство дозиметра включает в себя газоразрядный счетчик (трубку с инертным газом и двумя электродами под высоким напряжением) и электронную схему для регистрации импульсов. Принцип действия основан на том, что ионизирующие частицы, пролетая через газ в счетчике, вызывают в нем кратковременный электрический разряд (импульс тока) из-за лавинообразной ионизации. Частота этих импульсов пропорциональна интенсивности радиации.