r, mm E(r), V/cm 0,0354
3.2. Loạt khảo sát thứ nhất
Hỗn hợp Ar + CO2 , tỷ lệ Ar/ CO2 ≈ 96:4 ; a = 0,035mm; b = 2cm, k = 4000.
Thời gian đo: 200s. 3.2.1. Sự phụ thuộc tổng số xung vào U0 và áp suất.
Sử dụng với hỗn hợp Ar + CO2 với tỷ lệ 96:4 đã khảo sát sự phụ thuộc tổng số xung theo độ chênh lệch điện thế giữa anôt và katốt của đầu dị (U0) dưới các áp suất khí khác nhau. Kết quả được mô tả trên bảng 3-2.
Bảng 3-2. Sự phụ thuộc tổng số xung theo U0 và áp suất (Ar /CO2 ≈ 96:4). U0, V p, atm. 1,25 1,50 1,70 2,00 2,50 3,00 3,50 N, xung. 0 0 0 0 0 0 0 0 100 4183±66 3409±64 2906±63 1461±56 514±35 15±20 - 200 7355±91 5871±86 5418±80 4600±74 2209±55 404±68 113±24 300 8760±106 7354±101 7454±91 6766±93 3778±80 656±53 400±40 400 10801±120 8702±103 8719±123 8759±102 7036±90 1924±66 930±57 500 11619±129 10927±126 10780±125 9641±246 7319±95 2532±79 1318±61 600 13699±160 12592±126 11735±135 53107±345 9888±124 4195±105 2057±70 700 13086±171 15141±134 14058±136 - 14925±142 16234±166 2487±91 800 - 16303±158 14081±191 - 54705±258 27279±215 -
Trên cơ sở bảng số liệu 3-2 ta tìm được dạng đồ thị mô tả quan hệ giữa N và
U0 theo các áp suất khác nhau. Đồ thị được trình bày trên hình 3-3.
1001000 1000 10000 100000 0 200 400 600 800 1000 N, xung. p=3,5atm p=3,0atm p=2,5atm p=2,0atm p=1,7atm p=1,5atm p=1,25atm
Hỡnh 3-3. Sự phụ thuộc của tổng số xung vào U0 tại cỏc ỏp suất khớ khỏc nhau, thời gian đo: 200s; (Ar /CO2 ≈ 96:4).
Đồ thị hình 3-3 cho thấy:
a. Khi tăng độ chênh lệch điện thế giữa anốt và katốt thì tổng số xung tăng lên. Điều đó có nghĩa là đã xảy ra hiệu ứng iơn hố chất khí trong đầu dị.
b. Độ dốc của đồ thị phụ thuộc vào áp suất hỗn hợp khí. Tại áp suất 3,50atm, đồ thị có độ dốc lớn nhất và độ dốc này giảm dần khi giảm áp suất hỗn hợp khí và giảm tới độ dốc nhỏ nhất khi áp suất hỗn hợp khí cỡ 1,70atm.
c. Tại áp suất hỗn hợp khí p = 1,70atm đồ thị xuất hiện một đoạn gần như nằm ngang. Đoạn đồ thị thu được đó có dạng đoạn Platô của buồng iơn hố.
U0, V 102
103
104
Đồng thời, kết quả cho thấy ở điều kiện đó, hiệu suất ghi của đầu dị ít thay
đổi nhất.
d. Khi giảm áp suất xuống 1,50atm và 1,25atm thì đồ thị thu được gần như trùng khớp với đồ thị mô tả sự phụ thuộc của N vào U0 khi áp suất khí là 1,7atm. Nghĩa là trong dải áp suất từ 1,25atm đến 1,70atm, hiệu suất ghi của đầu dị thay đổi khơng đáng kể.
Để giải thích các hiện tượng này ta phải dựa vào khái niệm tổn hao năng lượng, chiều dài quãng chạy của hạt alpha trong vùng nhạy và ảnh hưởng của sự tái hợp điện tử. Trong vùng điện áp thấp (U0 <300V), sự tái hợp chiếm ưu thế. Bởi vậy,
với các áp suất lớn sự tái hợp xảy ra mạnh và quãng chạy của hạt alpha trong vùng nhạy ngắn. Do đó, hiệu suất ghi nhỏ. Khi điện trường mạnh, các điện tử thu được động năng lớn nên có khả năng gây iơn hố thứ cấp hoặc kích thích các phân tử khí phát bức xạ tử ngoại, nên hiệu ứng quang điện trên katốt có thể xảy ra. Do đó tổng số xung đếm được tăng đột biến. Với các áp suất hỗn hợp khí nhỏ hơnthì khả năng xảy ra hiện tượng tái hợp sẽ nhỏ hơn. Đồng thời quãng chạy của hạt alpha trong vùng nhạy cũng dài hơn. Nhờ đó hiệu suất ghi trong vùng điện áp thấp cao hơn. Hơn nữa, vì áp suất thấp nên xác suất xảy ra va chạm để kích thích phát bức xạ tử ngoại hoặc iơn hố thứ cấp của các điện tử trên đường về anơt cũng nhỏ hơn. Do đó, đầu dị hoạt động khá ổn định trong mộtdải lớn hơn của độ chênh lệc điện thế giữa giữa anốt và katốt. Đó là lý do xuất hiện đoạn đồ thị mơ tả sự tương đối ít thay đổi hiệu suất ghi trên hình 3-3.
Đồ thị hình 3-3 cho thấy hiện tượng hiệu suất ghi ít thay đổi khi Uo = 400÷600(V). Khi đó tổng số xung đếm được cỡ 10000xung trong thời gian 200s. Như vậy tốc độ đếm xung đạt được khi đó vào cỡ 50xung/s. Trong khi đó, độ phóng xạ của nguồn chuẩn vào khoảng 350xung/s [5]. Như vậy, hiệu suất ghi chỉ đạt cỡ 1/7. Ngun nhân là do cấu hình bố trí vị trínguồn phóng xạ (hình 3-2). Với cấu hình đó thì góc mở của nguồn tối đa là π/2 (srad). Mặt khác, nguồn chuẩn có dạng phẳng nên các hạt sẽ thốt ra trong góc khối 2π (về phía vùng nhạy của đầu
dị) và có một phần hạt bị chắn khơng tới được vùng nhạy đó (hình 3-2). Như vậy, giá trị hiệu suất ghi cỡ 1/7 là hợp lý.