Номер 2, страница 288 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Глава 4. Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер. Параграф 59. Экспериментальные методы исследования частиц. Ответь на вопросы - номер 2, страница 288.

Условие.

2. Для регистрации каких частиц применяется счётчик Гейгера?

Решение.

Решение 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 фотонного излучения, обладающие достаточной энергией для ионизации газа внутри детектора.

В частности, счётчик Гейгера применяется для регистрации:

• Бета-частиц ($\beta$-частиц): это электроны или позитроны. Счётчик Гейгера очень эффективен для их регистрации, так как они легко проникают через стенки счётчика (если они не слишком толстые) и эффективно ионизируют газ.
• Альфа-частиц ($\alpha$-частиц): это ядра атомов гелия. Поскольку альфа-частицы имеют очень низкую проникающую способность, для их регистрации счётчик должен иметь специальное тонкое входное окно (например, из слюды).
• Гамма-квантов ($\gamma$-квантов) и рентгеновского излучения: это высокоэнергетические фотоны. Эффективность регистрации гамма-квантов счётчиком Гейгера относительно невысока (обычно около 1-2%), так как фотоны слабо взаимодействуют с газом в трубке. Регистрация происходит, когда гамма-квант выбивает электрон из материала катода (стенки трубки) или, реже, из атома газа.
• Также могут быть зарегистрированы и другие заряженные частицы, например, протоны или мюоны, если они попадают в рабочий объём детектора.

Таким образом, счётчик Гейгера является универсальным, но не селективным детектором, то есть он регистрирует факт попадания ионизирующей частицы, но, как правило, не позволяет определить её тип или энергию.

Ответ: Счётчик Гейгера применяется для регистрации ионизирующих излучений: в первую очередь бета-частиц, а также альфа-частиц (при наличии тонкого окна) и гамма-квантов.

---

3. По рисунку 206 расскажите об устройстве и...

Поскольку рисунок 206 не представлен, рассмотрим общее устройство и принцип действия счётчика Гейгера-Мюллера.

Устройство

Основной частью счётчика является газоразрядная трубка (трубка Гейгера-Мюллера). Она представляет собой герметичный резервуар, обычно в форме металлического или стеклянного цилиндра с внутренним металлическим покрытием.

• Катод: Внутренняя поверхность цилиндра служит отрицательным электродом — катодом.
• Анод: Вдоль оси цилиндра натянута тонкая металлическая нить, которая является положительным электродом — анодом. Анод изолирован от катода.
• Газовая среда: Трубка заполнена инертным газом (например, аргоном, неоном) при низком давлении (около 10-20 кПа). В газ также добавляют небольшое количество "гасящей" примеси (например, галогены или пары спирта) для стабилизации работы счётчика.
• Источник высокого напряжения: К электродам (аноду и катоду) приложено высокое постоянное напряжение, обычно от 400 до 1500 вольт.
• Регистрирующая схема: Счётчик подключён к электронной схеме, которая фиксирует импульсы тока и преобразует их в звуковой сигнал (щелчок) или отображает на цифровом индикаторе.

Принцип действия

Принцип действия основан на явлении ударной ионизации.

1. Ионизация газа: Когда ионизирующая частица (например, $\beta$-частица) пролетает через рабочий объём трубки, она сталкивается с атомами газа и выбивает из них электроны. В результате образуются пары ион-электрон.
2. Движение зарядов: Под действием сильного электрического поля, создаваемого высоким напряжением, электроны начинают двигаться к положительному аноду, а положительные ионы — к отрицательному катоду.
3. Газовое усиление (лавина): Вблизи тонкой нити анода электрическое поле особенно сильно. Электроны, ускоренные этим полем, приобретают достаточную энергию, чтобы при столкновении с другими атомами газа также ионизировать их. Каждый новый электрон, в свою очередь, ускоряется и ионизирует следующие атомы. Этот процесс нарастает лавинообразно и называется таунсендовской лавиной или газовым разрядом.
4. Регистрация импульса: В результате лавины через счётчик проходит кратковременный, но мощный импульс тока. Этот импульс регистрируется внешней электронной схемой.
5. Гашение разряда: После прохождения импульса вокруг анода образуется "облако" из медленно движущихся положительных ионов, которое экранирует поле и прекращает разряд. Гасящая добавка в газе помогает быстро нейтрализовать эти ионы и предотвратить возникновение вторичных разрядов, позволяя счётчику вернуться в исходное состояние и быть готовым к регистрации следующей частицы.

Ответ: Счётчик Гейгера состоит из герметичной трубки с двумя электродами (цилиндрический катод и нитевидный анод), заполненной инертным газом. Его действие основано на возникновении самостоятельного газового разряда (лавины), когда ионизирующая частица попадает в трубку, где создано сильное электрическое поле. Возникающий импульс тока регистрируется электронной схемой.