Контрольная работа. «Газоразрядные приборы»




Скачать 234.3 Kb.
НазваниеКонтрольная работа. «Газоразрядные приборы»
Дата конвертации21.04.2013
Размер234.3 Kb.
ТипКонтрольная работа




Контрольная работа.

«Газоразрядные приборы».
План:

Введение.

  1. Газоразрядные приборы.

  2. Газоразрядный счётчик.

Заключение.

Схематичный материал.

Список используемой литературы.


Введение.

Реальная перспектива использования человеком огромных энергий, скрытых в недрах атома, появилась впервые в 1939 году. На сегодняшний день широкое практическое применение получают различного  рода ядерные излучения, несмотря на то, что они опасны для организма человека и в то же время неощущаемы, поэтому для обнаружения и измерения ядерных излучений  необходимы специальные приборы.

На определенном этапе изучения ионизирующих излучений прида­валось значение всем параметрам ионизирующих частиц, в том числе их полной энергии, заряду, траектории. По мере накопления экспериментальных дан­ных, роль такого рода прецизионных измерений снижалась и все бо­лее возрастало значение простых, надежных детекторов, способных проводить непрерывные измерения основных параметров излучений.

В настоящее время широко применяют три класса выпускаемых промышленностью детекторов ионизирующих излучений: газоразряд­ные, полупроводниковые и сцинтилляционные. Первые детекторы используют ионизацию и возбуждение атомов газа, вторые — твердо­го тела, третьи — флюоресценцию атомов, возбужденных ионизирую­щим излучением.

Основные преимущества этих детекторов — их спо­собность давать непрерывные показания и высокая скорость получе­ния информации. Полупроводниковые и сцинтилляционные детекто­ры обладают высокими возможностями по измерению энергетическо­го распределения ионизирующих частиц. Недостатки этих детекторов — низкая радиационная и температурная стойкость (особенно полупро­водниковых), громоздкое оснащение блоками детектирования и элек­тронной аппаратурой.

В данной контрольной работе рассматриваются газоразрядные приборы, действие которых основано на использовании различных видов электрических зарядов в газах или парах металлов.
1. Газоразрядные приборы.

Газоразрядный прибор ( ионный прибор) – электровакуумный прибор, действие которого основано на использовании различных видов электрических зарядов в газах или парах металлов.

Различают газоразрядные приборы тлеющего разряда ( тиратроны с холодным катодом, цифровые индикаторные лампы и др.), дугового разряда, главным образом с накаливаемым катодом (тиратроны, таситроны, ртутные вентили и др.), искрового разряда (тригатроны и др.), коронного разряда (стабилитроны и др.). Отдельную группу газоразрядных приборов составляют газоразрядные источники света, газовые лазеры и т.д.

Газоразрядная лампа - это электронная лампа, содержащая достаточно газа, чтобы существенным образом влиять на ее характеристики. Давление этого газа ниже атмосферного. Обычно для наполнения газоразрядных ламп используют инертные газы (неон, аргон и др.) или пары ртути. Характеристики лампы определяются как свойствами используемого газа, так и его давлением внутри лампы.

Присутствие молекул газа в электронной лампе может быть причиной двух эффектов. Соударения с молекулами могут вызвать торможение потока электронов в лампе (такие соударения способны приводить к нарастанию пространственного заряда с образованием облака электронов вокруг катода, что вызывает уменьшение тока), а если электроны ускоряются достаточно большой разностью потенциалов, они могут выбивать электроны из молекул газа, оставляя после себя положительно заряженные ионы. Этот процесс называется ионизацией. Если ускоряющий потенциал в лампе еще более высокий, то первичный электрон и электрон, высвобожденный из молекулы в процессе ионизации, могут ускориться до такой большой скорости, что вызовут дальнейшую ионизацию. Такой процесс приводит к разряду - распространению ионизации в пространстве между анодом и катодом лампы. Образование большого числа положительных ионов и освободившихся при ионизации электронов увеличивает ток, текущий через лампу, и сопротивление лампы во время разряда становится очень малым.

Газоразрядный диод (газотрон) - это диод, в котором присутствие газа создает высокую проводимость в прямом направлении. Электроны, эмиттируемые катодом, ускоряются к аноду, и в результате возникает разряд. Разряд продолжается до тех пор, пока потенциал анода не станет ниже некоторого потенциала отсечки. Но как только анод становится отрицательным, нехватка электронов уже не в состоянии снова инициировать разряд. Если, однако, потенциал анода понижается до большой отрицательной величины (например, более 100 В), то разряд запускается электронами, эмиттируемыми анодом. Другими словами, анод легче эмиттирует электроны, когда его потенциал не нулевой, а отрицательный. Электроны могут высвобождаться в результате термоэмиссии даже при комнатной температуре из-за их теплового движения. Они могут также появляться вследствие фотоэлектрических процессов, вызываемых бомбардировкой фотонами. В любом случае эмиттируемые электроны будут вызывать в лампе ионизацию с последующим разрядом.

Поэтому большие отрицательные напряжения на аноды газоразрядных диодов обычно не подают. Тем не менее такие диоды находят применение в низковольтных схемах выпрямления, в частности, в устройствах для зарядки батарей, где требуется большой ток в прямом направлении.

Неоновая лампа представляет собой газоразрядный диод с двумя одинаковыми электродами без подогревателей. Если рассматривать вольтамперную характеристику такой лампы, то можно увидеть, что падение напряжения на лампе остается почти без изменения после того, как лампа "зажглась" подачей на нее напряжения, немного превышающего стартовое. Такая характеристика газоразрядных ламп, работающих в области самоподдерживающегося тлеющего разряда, делает их полезными приборами для поддержания неизменного напряжения в схеме с меняющимся током нагрузки.

Обычно для подобных стабилизаторов напряжения (стабилитронов) используют специально разработанные лампы, но годится и простая неоновая лампа. Подсоединять лампы к источнику напряжения нужно через последовательный резистор, чтобы предотвратить слишком большое возрастание тока, которое способно повредить лампу или источник напряжения.

Стабилитрон (диод Зенера) — полупроводниковый диод, предназначенный для стабилизации напряжения в источниках питания. По сравнению с обычными диодами имеет достаточно низкое регламентированное напряжение пробоя (при обратном включении) и может поддерживать это напряжение на постоянном уровне при значительном изменении силы обратного тока. Материалы, используемые для создания p-n перехода стабилитронов, имеют высокую концентрацию примесей. Поэтому, при относительно небольших обратных напряжениях в переходе возникает сильное электрическое поле, вызывающее его электрический пробой, в данном случае являющийся обратимым.

В основе работы стабилитрона лежат два механизма:

Несмотря на схожие результаты действия, эти механизмы различны, хотя и присутствуют в любом стабилитроне совместно, но преобладает только один из них. У стабилитронов до напряжения 5,6 вольт преобладает туннельный пробой с отрицательным температурным коэффициентом, выше 5,6 вольт доминирующим становится лавинный пробой с положительным температурным коэффициентом. При напряжении, равном 5,6 вольт, оба эффекта уравновешиваются, поэтому выбор такого напряжения является оптимальным решением для устройств с широким температурным диапазоном применения..

Пробойный режим не связан с инжекцией неосновных носителей заряда. Поэтому в стабилитроне инжекционные явления, связанные с накоплением и рассасыванием носителей заряда при переходе из области пробоя в область запирания и обратно, практически отсутствуют. Это позволяет использовать их в импульсных схемах в качестве фиксаторов уровней и ограничителей.

Виды стабилитронов:

  • прецизионные — обладают повышенной стабильностью напряжения стабилизации, для них вводятся дополнительные нормы на временную нестабильность напряжения и температурный коэффициент напряжения (например: 2С191, КС211, КС520);

  • двуханодные — обеспечивают стабилизацию и ограничение двухполярных напряжений, для них дополнительно нормируется абсолютное значение несимметричности напряжения стабилизации (например: 2С170А, 2С182А);

  • быстродействующие — имеют сниженное значение барьерной ёмкости (десятки пФ) и малую длительность переходного процесса (единицы нс), что позволяет стабилизировать и ограничивать кратковременные импульсы напряжения (например: 2С175Е, КС182Е, 2С211Е).

Существуют микросхемы линейных регуляторов напряжения с двумя выводами, которые имеют такую же схему включения, что и стабилитрон, и зачастую, такое же обозначение на электрических принципиальных схемах. Основным параметром стабилитронов является напряжение стабилизации — значение напряжения на стабилитроне при прохождении заданного тока стабилизации. Пробивное напряжение диода, а значит, напряжение стабилизации стабилитрона зависит от толщины p-n-перехода или от удельного сопротивления базы диода. Поэтому разные стабилитроны имеют различные напряжения стабилизации (от 3 до 400 В).

Важным параметром стабилитрона является температурный коэффициент напряжения стабилизации — величина, определяемая отношением относительного изменения температуры окружающей среды при постоянном токе стабилизации. Значения этого параметра у различных стабилитронов различны. Коэффициент может иметь как положительные так и отрицательные значения для высоковольтных и низковольтных стабилитронов соответственно. Изменение знака соответствует напряжению стабилизации порядка 6В.

Тиратро́н — ионная газоразрядная многоэлектродная лампа, в которой ток между анодом и катодом управляется одним (триод), двумя (тетрод) или более (пентод, гексод) управляющими электродами (сетками). Для того, чтобы зажечь разряд между анодом и катодом, на сетку подаётся электрический сигнал. В отличие от вакуумных триодов, при снятии управляющего сигнала ток между анодом и катодом продолжается до тех пор, пока напряжение на аноде не уменьшится ниже напряжения поддержания разряда (то есть тиратрон «защёлкивается» в проводящем состоянии при однократной подаче управляющего импульса). В современной электронике, тиратроны практически полностью вытеснены полупроводниковыми приборами.

Рабочий газ — смесь смесь инертных газов (см. также стабилитрон тлеющего разряда). Основное применение тиратронов тлеющего разряда — логические схемы, устройства автоматики, счётно-решаюшие устройства и приборы индикации — от одиночных контрольных ламп до матричных аналого-цифровых панелей с динамическим управлением. Особые комбинации управляющих электродов и газоразрядных трубок позволяют реализовать на тиратроне логические функции: «и», «или», «запрет», задержку прохождения импульса. Независимо от конструктивного исполнения, любой тиратрон может работать ячейкой памяти, индикатором, усилителем тока (ключом) и нормализатором сигналов. Тиратроны различаются способом подачи управляющего сигнала (способом поджига):

  • тиратроны, управляемые током (трёхэлектродные),

  • тиратроны, управляемые напряжением (четырёхэлектродные),

а также:

  • управляемые положительными напряжениями,

  • управляемые отрицательными напряжениями.

Для уменьшения задержки переключения некоторые тиратроны предусматривают прогрев лампы постоянным предварительным разрядом. Особый класс индикаторных тиратронов (пентод ТХ16Б) оптимизированы под максимальное излучение видимого света при заданных токах. Для этого, в дополнение к тлеющему разряду, используется явление фотолюминесценции (баллон изнутри покрыт люминофором). Точнее, ТХ16Б не покрывается люминофором. Люминофор используется в тиратронах типа ТХ17А, ТХ19А.

Тиратроны с накалённым катодом: рабочий газ — инертные газы, водород, пары ртути или аргоново-ртутная смесь. Применялись в управляемых выпрямителях, а также как силовые коммутационные ключи. Применение ртутных тиратронов в наши дни запрещено. Импульсные водородные тиратроны применялись как коммутирующие ключи в линейных модуляторах.

Маркировка:

  • «тиратрон с газовым наполнением») — тиратроны с накалённым катодом, наполненные инертным газом;

  • ТГИ («тиратрон с газовым наполнением, импульсный») — импульсные тиратроны, наполненные газом (как правило, водородом);

  • ТР («тиратрон ртутный») — ртутные тиратроны с накалённым катодом;

  • ТГР («тиратрон газово-ртутный») — тиратроны с накалённым катодом со смешанным наполнением;

  • ТХ, МТХ («тиратрон холодный») — тиратроны тлеющего разряда.

Неоновая лампа – газоразрядный источник света низкого давления, в котором излучение оптического диапазона возникает при электрическом разряде в атмосфере Ne. Наиболее известны сигнальные неоновые лампы тлеющего разряда, в которых используется оранжево-красное свечение прикатодных областей разряда. Наполняются лампы неоново-гелиевой смесью. Название «неоновая лампа» иногда применяется и для аналогичных ламп, наполненных другими инертными газами (как правило, для получения свечения другого цвета):

  • газ гелий – цвет свечения синий,

  • газ неон – цвет свечения красно-оражевый,

  • газ аргон – цвет свечения сиреневый,

  • газ криптон – цвет свечения сине-белый,

  • пары ртути – голубовато-зелёный.

Чтобы снизить напряжение зажигания, в газовую смесь вводится небольшое количество Ar, а поверхность катода может покрываться тонким слоем активирующего вещества. Лампы работают на переменном и постоянном токе: мощность их от 0,01 до 10 вт, световой поток — от 0,02 до 5 лм, сила рабочего тока от долей ма до 20—30 ма. В неоновых рекламных трубках с холодным катодом (газосветных трубках) используется свечение положительного столба тлеющего разряда.

В аэродромных маяках применяются дуговые неоновые лампы с подогревным катодом мощностью порядка 500 вт, со световой отдачей до 10 лм/вт. Они надёжно работают при температуре окружающей среды от —40 до 40 °С. Втрое большей световой отдачей по сравнению с красными ртутными люминесцентными лампами обладают дуговые безртутные люминесцентные неоновые лампы. Световая отдача этих ламп (около 25 лм/вт) определяется видимым излучением положительного столба разряда и люминесценцией покрывающего стенки ламп люминофорного слоя, например V2O3, активированной Eu. В отличие от ртутных люминесцентных ламп, у люминесцентных неоновых ламп световые и электрические параметры не зависят от температуры окружающей среды.


  1. Газоразрядные счётчики и их классификация.

Газоразрядный счетчик используется для измерения радиоактивных излучений малой интенсивности. Высокая чувствительность счетчика позволяет измерять интенсивность излучения в десятки тысяч раз меньше той, которую удается измерить ионизационной камерой.

Систематизировать большое количество  разнообразных типов счетчиков можно по различным признакам. По механизму действия различают счетчики с несамостоятельным и самостоятельным разрядом. К первым относятся пропорциональные счетчики, ко вторым – счетчики Гейгера (острийные) и Гейгера-Мюллера (нитиевые). Счетчики с самостоятельным разрядом бывают, в свою очередь,  самогасящимися и несамогасящимися. Практически наиболее важно систематизировать счетчики по их назначению и по конструктивным признакам, причем особенности конструкции часто обуславливаются назначением счетчика.

Следует различать счетчики a-, b-частиц, g-квантов, рентгеновских лучей, нейтронов и счетчики специального назначения. Назначение счетчика предъявляет  определенные требования к выбору режима работы счетчика и материалов, из которых он изготавливается. Если, например, нужно определить энергию частицы,  а  не только регистрировать ее наличие, то применяют пропорциональные счетчики. Для счета g-квантов счетчики делают с катодом из тяжелых элементов, а для счета b-частиц, наоборот, предпочитают изготовлять катоды из легких металлов, чтобы уменьшить фотоэффект.

Параметры газоразрядных счетчиков определяются не только конструкцией, материалом, из которого изготовлены электроды, составом и давлением наполняющих счетчик газов, но и технологией изготовления: для получения  стабильных результатов требуется высокая чистота и культура производства. Основными характеристиками счетчика являются: максимальная  скорость счета или разрешающая способность, эффективность, счетная характеристика.

Основной частью приборов для регистрации ядерных излучений является элемент, воспринимающий излучения, - детектор излучения. Для этой цели используются счетчики разных типов, позволяющие зарегистрировать  попавшую в него частицу в виде кратковременного электрического тока – импульса. Наиболее широкое применение имеют газоразрядные счетчики, работа которых основана на ионизирующем действии ядерного излучения. Постепенно их начинают вытеснять сцинтилляционные счетчики, действие которых основано на регистрации вспышек света, возникающих в некоторых веществах под ударами частиц.

Счетчиком может быть любой газонаполненный прибор, поставленный в режим работы, обеспечивающий регистрацию попадания ядерной частицы по возникновению разрядного тока. По своему устройству счетчик является своеобразным конденсатором – он состоит обычно из двух электродов. Форма электродов, как правило, цилиндрическая. Внутренним электродом служит тонкая вольфрамовая (можно железо, или др. металл) нить диаметром 0,1-0,5 мм. Эта нить натянута вдоль оси второго электрода – стеклянного, покрытого с внутренней стороны проводящим слоем, или металлического цилиндра диаметром 1-3 см (рис.1).

Для существования тока в газе необходимо наличие в пространстве между электродами свободных электрических зарядов и электрического поля, поддерживающего ток. Поэтому, если к электродам приложена разность потенциалов, то ток через счетчик будет проходить лишь при условии, что под действием попавших в счетчик движущихся частиц или квантов электромагнитного излучения в нем образуются ионы. Величина тока в газе не пропорциональна  приложенному к счетчику напряжению. Рассмотрим более подробно, показанную на рисунке 2, зависимость величины тока импульса от режима работы счетчика, т.е. от приложенного к электродам напряжения при попадании  частицы с определенной кинетической энергией.

Вначале, при малых напряжениях на электродах, с ростом напряжения U растет пропорционально и ток I, но,  начиная с некоторого значения напряжения Uн, ток достигает насыщения и не изменяется при дальнейшем росте U в значительном интервале напряжения.  Обьясняется это тем, что при малых напряжениях не все ионы, образовавшиеся под действием  излучения, достигают электродов. Часть их сталкивается с ионами противо-положного знака и рекомбинирует. При напряжениях Uн и выше эл.поле настолько велико, что все образующиеся ионы растаскива-ются к противо-положным элек-тродам. Ионизационный ток в интервале напряжений Uн-Uп получил название тока насыщения, так как его величина не зависит от напряжения и определяется только числом образующихся ионов в единицу времени.

Ионизационные приборы, работающие в режиме тока насыщения, называются ионизационными камерами. Значит, в интервале Uн-Uп счетчик работает как ионизационная камера. Так как одна ионизирующая частица создает очень малый импульс тока (exp(-14)A), то без предварительного усиления не может быть измерен даже чувствительными гальванометрами. Поэтому ионизационные камеры, как правило, делают больших размеров и применяют для регистрации  (в отличие от счетчика) целого потока ионизирующих частиц. При дальнейшем увеличении напряжения выше значения Uп при одной и той же начальной ионизации наблюдается рост тока в импульсе. Это означает, что откуда-то в газе берутся дополнительные  свободные электрические заряды.

Электроны, образованные первоначальным действием радиации на нейтральные атомы газа, сильно ускоряются электрическим полем, т.к. они обладают малой массой и, следовательно, инерцией. При этом электроны приобретают большую кинетическую энергию, пропорциональную квадрату скорости, и сами становятся быстрыми частицами, способными производить ионизацию при столкновении  с нейтральными молекулами и атомами. Если электрон (бета-частица) пролетает так близко от электрона внешней оболочки атома, что возникающая между ними сила отталкивания превышает силы, удерживающие электрон в атоме, он вылетает  за пределы последнего.

Такой механизм образования ионов получил название ударной ионизации, а вся область напряжений, при которых она возникает – области ударной ионизации. За счет ударной ионизации можно получить значительное увеличение ионизационных токов. Отношение полного числа ионов, пришедших к нити счетчика, к числу первичных ионов, созданных ионизирующей частицей, получило название коэффициента газового усиления. Так как газоразрядные счетчики работают в режимах, соответствующих области ударной ионизации, то за счет газового усиления они значительно превосходят ионизационные камеры по своей чувствительности.

Различают счетчики пропорциональные и счетчики Гейгера-Мюллера. В первых, как показывает само название, возникает импульс тока, пропорциональный первичной ионизации. В этом случае, как видно на рис.2, обе кривые, полученные для первичной ионизации, в области пропорционального счета идут параллельно друг другу. Поэтому по величине импульса, возникшего в пропорциональном счетчике, можно судить о виде частицы или её энергии (первая осциллограмма на рис.2).

Коэффициент газового усиления пропорционального счетчика невелик (достигает нескольких  тысчяч). При первом столкновнении количество первичных отрицательных ионов удваивается, при втором – учетверяется, и т.д. В результате целая  лавина отрицательных ионов приходит на положительный электрод счетчика, создавая круто нарастающий импульс тока. Последующее развитие тока в импульсе будет определяться движением положительных ионов и параметрами разрядной цепи.

При дальнейшем увеличении напряжения (рис.2) в интервале Uо.п.-Uг пропорциональность между величиной импульса и первичной ионизацией  нарушается. Коэффициенты газового усиления для кривых a и b различны для одного и того же напряжения, и поэтому в области ограниченной пропорциональности эти кривые не идут параллельно. Наконец, в области Гейгера при ещё более высоких напряжениях на электродах, превышающих Uг, механизм работы счетчиков значительно усложняется. Здесь величина импульса совершенно не зависит  от первичной ионизации. Импульсы одинаковой величины возникают от b-частиц и g-кванта, создающего иногда всего одну пару ионов в рабочем объёме счетчика, и от a-частицы, создающей десятки тысяч пар ионов (вторая осциллограмма на рис.2).

К области Гейгера примыкает область непрерывного разряда, для возникновения которого  специальный ионизатор  не нужен. Достаточно присоединить соответствующеек высокое напряжение, превышающее Uнепр, к электродам, как газ между ними “зажигается” и начинаект напрерывно пропускать ток. Это явление хорошо знакомо по ссвечению неоновых и других газосветных трубок, широко применяемых для рекламы. Следует отметить, что как непрерывный разряд, так и разряд в области Гейгера относятся к самостоятельному разряду, который  в отличие от несамостоятельного не требует для своего поддержания непрерывного воздействия внешних ионизаторов. Непрерывный разряд происходит вследствие двух новых процессов, сопровождающих ударную ионизацию при очень высоких напряжениях:

  1. Молекулы, возбужденные соударениями, освобождаются от избыточной энергии, испуская фотоны ультрафиолетового излучения, и переходят в нормальное состояние. Эти фотоны поглощаются практически по всей поверхности катода и благодаря фотоэффекту вырывают из него электроны. Последние, в свою очередь, создают за счет ударной ионизации новые лавины ионов уже во всем междуэлектордном пространстве счетчика.

  2. Положительные ионы при таких высоких напряжениях приобретают  настолько большую кинетическую энергию, что выбивают из катода свободные электроны.

Эти процессы происходят и в счетчике Гейгера. Однако в этом случае разность потенциалов на электродах  не так  велика, чтобы “зажигание” счетчика Гейгера происходило самостоятельно.  Для “зажигания”  счетчика Гейгера необходим внешний ионизатор, воздающий первичную ионизацию - хотя бы  одну пару ионов. Из них развивается первая лавина, служащая, в свою очередь, началом непрерывного разряда. Последний поддерживается в счетчике  Гейгера упомянутыми выше двумя  процессами: высвечиванием возбужденных молекул газа (испусканием фотонов) и ударами тяжелых положительных ионов о катод.

Попадание следующей ионизационной частицы в “зажженный” счетчик не может заметно изменить величину тока и, следовательно, не будет зарегистрировано. Поэтому необходимо автоматически прерывать разряд в счетчике Гейгера и, таким образом, подготовлять счетчик к регистрации новой частицы. Существуют два основных метода гашения разряда:

  1. Применение гасящих радиотехнических схем;

  2. Заполнение счетчиков подобранными смесями газов.

В соответствии с этим, в первом случае счетчики называют несамогасящимися, во втором - самогасящимися. Простейшая схема состоит из большого (миллиарды) ом сопротивления, включенного последовательно с анодом счетчика. При прохождении по этому сопротивлению импульса тока на нем падает значительная часть напряжения источника питания, а напряжение на электродах в этот момент уменьшается. Начавшийся непрерывный разряд обрывается, так как счетчик оказывается переведенным в режим области  пропорционального счета или даже тока насыщения (сдвиг кривой влево на рис.2). В более сложных схемах гашения обычно используется своего рода отрицательная обратная связь. В ответ на возникший в счетчике импульс тока специальная радиотехническая схема вырабатывает отрицательный импульс напряжения. Этот отрицательный импульс подается на счетчик, снижает разность потенциалов на электродах и, таким образом, вызывает  прекращение газового разряда в счетчике.

В настоящее время почти исключительно используются  самогасящиеся счетчики, которые обладают рядом преимуществ (быстрота действия, упрощение схемы включения, и др.). Чтобы сделать счетчик самогасящимся, нужно ограничить явления, способствующие установлению непрерывного разряда в счетчике. Прежде всего следует избежать  вырывания электронов из катода при поглощении на нем ультрафиолетового излучения, так как это является главной причиной образования непрерывного разряда. Появление самопроизвольных ложных импульсов вслед за регистрацией настоящего импульса , вызванного частицей, попавшей в счетчик, следует связывать с выбиванием электронов из катода положительными ионами и с высвечиванием так называемых метастабильных атомов.

Оказалось, что для этого, что для этого к обычному наполнителю - одноатомному газу, например аргону, следует добавить до 10% газа или паров многоатомных молекул некоторых веществ (этиловый спирт, метан, хлор, и др.). Возможно подобрать такое сочетание газов в смеси, что образующиеся фотоны будут полностью поглощаться многоатомными молекулами  на расстоянии в 1-2 мм. от места их возникновения и не смогут поэтому  все долететь до катода и вызвать заметный фотоэффект. При этом многоатомные молекулы либо ионизируются, либо  диссоциируют на радикалы - распадаются на нейтральные части.

Максимальная скорость счета, т.е. наибольшее число импульсов, которые могут  возникнуть в счетчике за 1 сек, очевидно, зависит от длительности так называемого “мертвого времени”, в течение которого счетчик не способен ответить импульсом на влетевшую в него частицу.       Обозначая разрешающую способность счетчика через Nмакс [имп\сек], можем её связь с мертвым временем выразить формулой:

Nмакс=1/tм.

Для определения полного числа частиц, попавших в счетчик, нужно внести  поправки на просчет, т.е. на те незарегистрированные частицы, которые попали внутрь счетчика в течение мертвого времени:

N=Nизм/1-Nизмtм.

Эффективенсть счетчика характеризует способность счетчика реагировать на то или иное  излучение. Численно она равна отношению числа частиц, вызвавших импульсы, к общему числу частиц, попавших в счетчик за еденицу времени. Обычно эффективность обозначают в процентах. Знание счетной характеристики позволяет поставить  счетчик в нормальный режим работы. Обычно счетная характеристика представляет собой график зависимости числа импульсов в еденицу времени от напряжения на электродах. На рис.4 изображена типичная счетная характеристика, видно, что при напряжениях, меньших начала счета Uн.с. , счетчик не считает. Затем с увеличением напряжения до Uн.п. (начало плато) число число регистрируемых в минуту импульсов резко возрастает при увеличении напряжения, а затем остается примерно постоянным до значения напряжения Uк.п. (конец плато). Этот горизонтальный участок Uн.п.-Uк.п. получил название плато и является рабочим участком характеристики.

Существует два основных метода измерений: относительный и абсолютный. Сущность относительного метода состоит в сравнении количества импульсов в минуту Nх, зарегистрированных счетчиком от препарата с неизвестной активностью Ах, с количеством импульсов Nэт, зарегистрированных за 1 мин от эталонного препарата с известной активностью Аэт. Получаем формулу для определения активности препарата:

Ах=АэтNх/Nэт.

Сущность абсолютного метода измерений активности сводится к определению полного числа распадов, происходящих в препарате, путем умножения измеренной скорости счета Nизм (число импульсов в минуту) на ряд поправочных коэффициентов, которые учитывают соотношения между формой и размерами счетчика, поглощение излучений во всех средах, отделяющих препарат от рабочего объема , поправку на разрешающую способность, и т.д.

A=Nизм/ωКпКсКоКрКм.

Нетрудно заметить, что в таком написании обе расчетные формулы могут быть приведены к виду: А=СiN, где первый множитель в обеих формулах есть цена одного импульса Сi . Т.е., активность равна цене импульса (распад/мин), умноженной на скорость счета. Разница только в том, что в случае абсолютного метода цена импульса определяется расчетным путем.

Заключение

Электроника ставит перед другими науками и производством новые задачи, стимулируя их дальнейшее развитие, снабжает их качественно новыми техническими средствами и методами исследований. К важнейшим направлениям исследования в области вакуумной электроники относятся: электронная эмиссия (в частности, термо- и фотоэлектронная эмиссия); формирование потока электронов и ионов и управления этими потоками; формирование электромагнитных полей с помощью устройств ввода и вывода энергии; физика и техника высокого вакуума и др. Основные направления развития вакуумной электроники связаны с созданием электровакуумных приборов следующих видов: электронных ламп (диодов, триодов, тетродов и т. Электровакуумных приборов сверхвысокой частоты (например, магнетронов, клистронов, ламп бегущей и обратной волны); электроннолучевых и фотоэлектронных приборов (например, кинескопов, видиконов, электронно-оптических преобразователей, фотоэлектронных умножителей); газоразрядных приборов (например, тиратронов, газозарядных индикаторов).

Конструирование и изготовление электронных приборов базируются на использовании сочетания разнообразных свойств материалов и физико-химических процессов. Поэтому необходимо глубоко понимать используемые процессы и их влияние на свойства приборов, уметь точно управлять этими процессами.

Исключительная важность физико-химических исследований и разработка научных основ технологии обусловлены, во-первых, зависимостью свойств электронных приборов от наличия примесей в материалах и веществ, сорбированных на поверхностях рабочих элементов приборов, а также от состава газа и степени разряжения среды, окружающей эти элементы; во-вторых, — зависимостью надёжности и долговечности электронных приборов от степени стабильности применяемых исходных материалов и управляемости технологии.

Схематичный материал.



Рис. 1. Газоразрядный счётчик, его устройство и типичная схема включения. 1- стеклянный баллон; 2- металлический цилиндр (катод); 3- нить (анод).



Рис.2. Вольтамперная характеристика газоразрядного счётчика при различных режимах работы. (В кружках показаны формы частиц, получаемых в счётчиках).



Рис. 3. Схема образования лавин ионов путём ударной ионизации.



Рис. 4. Счётная характеристика газоразрядного счёчика.

Список используемой литературы:

  1. Ашкинази Л.А. Электронные лампы. Из прошлого в будущее. / ЛКИ, 2008 г.

  2. Бочкарев В. Измерение активности источников бета- и гамма- излучения. / Москва, 1953 г.

  3. Векслер В., Грошев Л., Исаев Б. Ионизационные методы исследования излучений. / Москва, 1949 г.

  4. Власов В. Ф., Электронные и ионные приборы. / Москва, 1960 г.

  5. Верещагин Н.М., Фокин Р. В. Тиратрон ТГИ1-270/12, как размыкатель тока для индуктивного накопителя энергии. / Рязань, 2003 г.

  6. Генис А. А., Горнштейн И. Л., Пугач А. Б. Приборы тлеющего разряда. / Киев, 1970 г.

  7. Капцов Н. А., Электрические явления в газах и вакууме. / Ленинград, 1950 г.

  8. Корсунский М.И., Атомное ядро./ Москва, 1957 г.

  9. Кацнельсон Б. В. , Калугин А. М. , Ларионов А. С. Электровакуумные электронные и газоразрядные приборы. / Москва, Радио и связь, 1985 г.

  10. Нил Д. М., Конструирование аппаратуры на ионных приборах с холодным катодом. ( пер. с англ.). / Москва, 1968 г.

  11. Справочная книга радиолюбителя-конструктора. Книга 2. (под ред. Н. И. Чистякова). / Москва, 1993 г.

  12. Соминский М.С. Полупроводники и их применение. / Москва, 1955 г.

  13. Фокин Р. В. Электроника. / Рязань, 2005 г.

  14. Черепанов В. П., Коневских В. М., Львов В. Н. Газоразрядные источники шумов. / Москва, 1968 г.

  15. Черепанов В. П., Григорьев О. П. Вакуумные и газоразрядные вентили. / Москва, 1969 г.

Похожие:

Контрольная работа. «Газоразрядные приборы» iconКонтрольная работа №1 для студентов заочников 3 курса для всех специальностей
Контрольная работа №1 предусматривает работу с текстом и выполнение лексико – грамматических заданий. Контрольная работа состоит...
Контрольная работа. «Газоразрядные приборы» iconКонтрольная работа по теме «география пермского края»
Данная контрольная работа проводится с целью выявления уровня знаний учащихся 8 классов. Контрольная работа проверяет знания по блоку...
Контрольная работа. «Газоразрядные приборы» iconКонтрольная работа №1 за IV курс по предмету: «электро-навигационные приборы» Курсанта Вечернезаочного отделения
Свободный гироскоп, 2 основных свойства, что надо сделать, чтобы превратить гироскоп в гирокомпас
Контрольная работа. «Газоразрядные приборы» iconКонтрольная работа по теме «Производная функции одной переменной»
Данная контрольная работа должна позволить и студенту, и преподавателю оценить уровень усвоения указанной темы. Работа рассчитана...
Контрольная работа. «Газоразрядные приборы» iconКонтрольная работа. Раздел «Предел и непрерывность функции действительной переменной»
Тематика и примеры контрольных заданий и вопросов (контрольная работа, индивидуальные типовые расчеты, коллоквиумы)
Контрольная работа. «Газоразрядные приборы» iconКонтрольная работа №1 за VI курс по предмету: «радионавигационные приборы» Курсанта Вечернезаочного отделения
Кроме того, в приемнике предусматри­вается временная регулировка усиле­ния (вру), укорочение видеоимпуль­сов с помощью дифференцирующей...
Контрольная работа. «Газоразрядные приборы» iconКонтрольная работа по вариантам, соответствующим двум последним цифрам зачётной книжки
Контрольная работа выполняется студентом по заданию кафедры в межсессионный период и является обязательной составной частью учебного...
Контрольная работа. «Газоразрядные приборы» iconКонтрольная работа по за (четверть, полугодие, итоговая)
При выполнении контрольных работ обратите внимание на правильность и аккуратность ее оформления. Каждая контрольная работа выполняется...
Контрольная работа. «Газоразрядные приборы» iconКонтрольная работа №1 Составить комплекс общеразвивающих упражнений для конкретного контингента: записать его по гимнастической терминологии
Домашняя контрольная работа по учебной дисциплине «Гимнастика» для студентов 3 курса отделения заочного обучения
Контрольная работа. «Газоразрядные приборы» iconКонтрольная работа должна содержать четкие, последовательные, аргументированные ответы на вопросы
Контрольная работа должна способствовать более глубокому усвоению основ отечественной истории и развитию творческого мышления, активизировать...
Разместите кнопку на своём сайте:
kk.convdocs.org



База данных защищена авторским правом ©kk.convdocs.org 2012-2019
обратиться к администрации
kk.convdocs.org
Главная страница