Номер 2, страница 261 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

2. Для регистрации каких частиц применяется счётчик Гейгера?

2. Для регистрации каких частиц применяется счётчик Гейгера?

Счётчик Гейгера (или счётчик Гейгера-Мюллера) — это газоразрядный прибор, предназначенный для обнаружения и измерения ионизирующего излучения. Он способен регистрировать различные виды корпускулярного и электромагнитного излучения, частицы которого обладают достаточной энергией для ионизации атомов газа внутри счётчика.

В частности, счётчик Гейгера применяется для регистрации:

• Альфа-частиц ($α$-частиц) — ядер атомов гелия.
• Бета-частиц ($β$-частиц) — электронов или позитронов.
• Гамма-квантов ($γ$-квантов) и рентгеновского излучения, которые являются высокоэнергетическими фотонами.
• Иногда он также может регистрировать нейтроны, но для этого требуется специальная модификация счётчика (например, использование газа, содержащего бор-10).

Эффективность регистрации разных типов излучения у счётчика Гейгера различна. Он очень чувствителен к альфа- и бета-частицам, но имеет более низкую эффективность при регистрации гамма-квантов и рентгеновских лучей, поскольку они слабее взаимодействуют с газом в счётчике и с меньшей вероятностью вызывают первичную ионизацию.

Ответ: Счётчик Гейгера применяется для регистрации ионизирующих излучений, в частности альфа-частиц, бета-частиц, а также гамма- и рентгеновских квантов.

3. По рисунку 185 расскажите об устройстве и принципе действия счётчика Гейгера.

(Поскольку рисунок 185 отсутствует, будет описано стандартное устройство и принцип действия счётчика Гейгера-Мюллера).

Устройство счётчика Гейгера

Счётчик Гейгера состоит из нескольких ключевых компонентов:

1. Детекторная трубка: Это герметичный цилиндр, который является основной частью прибора. Стенки цилиндра обычно металлические или стеклянные с внутренним металлическим покрытием и служат катодом (отрицательным электродом).
2. Анод: Тонкая металлическая нить (часто из вольфрама), натянутая вдоль оси цилиндра-катода. Нить электрически изолирована от катода и является анодом (положительным электродом).
3. Газовая среда: Внутренний объем трубки заполнен инертным газом (например, аргоном, неоном) под низким давлением. В газ также добавляют небольшое количество "гасящей" примеси (например, паров спирта или галогенов).
4. Источник высокого напряжения: Между анодом (+) и катодом (−) создается высокое напряжение (от 400 до 1000 вольт).
5. Регистрирующая схема: Анод через высокое сопротивление ($R$) подключен к источнику напряжения. С этого сопротивления снимается сигнал (импульс напряжения), который затем усиливается и подается на регистрирующее устройство (счетчик импульсов, динамик для звуковых щелчков, дисплей).

Принцип действия счётчика Гейгера

Принцип действия основан на явлении ударной ионизации в газе.

1. Исходное состояние: В отсутствие ионизирующего излучения газ в трубке не проводит ток, так как напряжение между электродами ниже напряжения самостоятельного разряда.
2. Первичная ионизация: Частица ионизирующего излучения (например, $β$-частица), пролетая через объём счётчика, сталкивается с атомами газа и выбивает из них электроны. В результате образуются пары "положительный ион — электрон".
3. Газовое усиление (лавина): В сильном электрическом поле, которое особенно велико вблизи тонкого анода, созданные электроны ускоряются до энергий, достаточных для ионизации других атомов газа при столкновениях. Каждый новый электрон также ускоряется и ионизирует следующие атомы. Этот процесс, называемый ударной ионизацией, приводит к возникновению электронной лавины. Все электроны лавины устремляются к аноду.
4. Формирование импульса: Лавина электронов за очень короткое время (около 1 микросекунды) достигает анода, создавая короткий, но мощный импульс тока в цепи. Протекание этого тока через резистор $R$ вызывает резкое падение напряжения на нём, которое и регистрируется как один "счёт".
5. Гашение разряда: После того как электроны собраны на аноде, вокруг него остается облако медленно движущихся положительных ионов. Это облако ослабляет электрическое поле у анода, и лавинный процесс прекращается. Молекулы гасящей добавки нейтрализуют положительные ионы, не давая им, при достижении катода, выбить новые электроны и вызвать повторный разряд. Это обеспечивает "сброс" счётчика и его готовность к регистрации следующей частицы.

Таким образом, каждая попавшая в счётчик частица вызывает один электрический импульс. Частота этих импульсов пропорциональна интенсивности (мощности дозы) ионизирующего излучения.

Ответ: Счётчик Гейгера состоит из газонаполненной трубки с двумя электродами (катод-цилиндр и анод-нить), к которым приложено высокое напряжение. Принцип действия основан на регистрации электрических импульсов, возникающих в результате лавинного газового разряда, который инициируется ионизирующей частицей, пролетающей через счётчик.