مقاله طراحی و ساخت اتاقک یونش جهت آشکارسازی پرتو آلفا با دامنه انرژی ۸-۲ مگاالکترون ولت

این یک مقاله ای با عنوان طراحی و ساخت اتاقک یونش جهت آشکارسازی پرتو آلفا با دامنه انرژی ۸-۲ مگاالکترون ولت است که در۱۸ صفحه برای دانلود منتشر شده است.

چکیده:

از آن جا که کار با مواد رادیواکتیو و پرتوزا، چه در صنعت و چه در پزشکی روز به روز رو به گسترش و توسعه است، و از سوی دیگر حفظ محیط‌زیست و پاک نگهداشتن آن از انواع آلودگی‌ها، از نیازهای مهم برای بقای حیات است، و البته وجود خطرات ذاتی این مواد برای کارکنان و دست‌اندرکاران این شاخه علمی- که با تلاش شبانه‌روزی در جهت پیشرفت علم در این زمینه فعالیت می‌کنند، نیاز ما را برای کنترل و مهار اثرات مخرب این پرتوها روشن می‌سازد تا بتوانیم فضایی ایمن چه در زیستگاه مادری‌مان (زمین) و چه در آزمایشگاه‌ها و کارگاه‌های فیزیک هسته‌ای مهیا کنیم. این تحقیق سعی بر آن داشته است تا گامی هر چند کوچک در جهت آشکارسازی یکی از انواع این پرتوها (که به طبع منجر به کنترل و مهار این اشعه می‌گردد) بردارد. خلاصه فرایند ساخت این آشکارساز که در آن سعی شده با ابزاری ساده، ساختمان یک آشکارساز گازی ساخته و مورد آزمایش واقع گردد، به این صورت است: ابتدا از یک استوانه فلزی به عنوان بدنه و یک سیم مسی در محور آن به عنوان قطب مغناطیسی استفاده نموده‌ایم تا در آن یک میدان الکتریکی یکنواخت فراهم کنیم. پس از آن دستگاه را به یک پردازنده مجهز نموده‌ایم که بتواند تغییرات ولتاژ را برای ما به نمایش گذارد. پردازنده که بخش الکتریکی این آشکارساز است، از یک سری المانهای الکتریکی (که با بررسی و تحقیق انتخاب شده‌اند) تهیه شده است که با قرار گرفتن استوانه (اتاقک یونیزاسیون) در مقابل چشمه آلفازا، می‌تواند میزان شدت چشمه را با تغییرات ولتاژ به ما نشان دهد.المانهای الکتریکی که به این منظور در ساخت پردازنده به کار رفته‌اند، به این شرح هستند: المان الکتریکی  که یک المان نوسان‌ساز است، برای ثابت نگه داشتن دامنه و فرکانس ولتاژ ورودی به دستگاه استفاده می‌شود، پیش تقویت کننده برای تبدیل جریان خروجی در رنج pA به  (که این کار را با ترانزیستوری با بهره  می‌توان انجام داد) و در نهایت برای اینکه بتوانیم این اطلاعات دریافتی را به پردازنده‌هایی که تنها قدرت خواندن ولتاژ را دارند برسانیم، المان  برای تبدیل جریان به ولتاژ استفاده می‌کنیم این ولتاژ تولید شده از جریان، باز هم نیاز به تقویت دارد تا از رنج میلی ولت به ولت تبدیل شود. بدین منظور تقویت  را به کار برده‌ایم تا به عنوان تقویت کننده اصلی ولتاژ را از mV به V تقویت نماید. اکنون می‌توانیم با استفاده از تراشه LPC2138 به پردازش اطلاعات دست یابیم. به این صورت که به ازای هر پالس رسیده به آشکارساز، دستگاه شروع به شمردن کرده در نهایت با تقسیم بر کل مدت اندازه‌گیری به بیان غلظت اندازه‌گیری می‌پردازد.

در پایان، این دستگاه را یا چند چشمه آلفازای مختلف مورد آزمایش قرار داده و آن چه به دست آمد با دقت بسیار خوبی با آن چه از محاسبات نظری انتظار داشتیم مطابقت کرد و بازده دستگاه ۹۱ تا ۹۰ درصد ارزیابی گردید.

اکنون، برای اینکه بهترین طراحی را برای اتاقک استوانه‌ای پیدا کنیم از ده استوانه مختلف در ابعاد متفاوت استفاده کرده و آزمایش را در شرایط کاملاً یکسان و با یک چشمه ثابت برای استوانه‌های مختلف تکرار کردیم.

نتیجه مطالعات بر روی انواع استوانه‌ها به این صورت بود که استوانه تا طول ۲cm و شعاع ۲cm به چشمه آلفازا پاسخی نداد ولی پس از آن با افزایش شعاع و طول استوانه پاسخ به چشمه بهبود یافت. بزرگترین استوانه به کار رفته با شعاع ۴cm و طول ۲۰cm بهترین پاسخ را به چشمه آلفازا به ما داد.

کلید واژه: طراحی و ساخت، اتاقک یونش ، آشکارسازی ، پرتو آلفا

• مقدمه:

رادیواکتیویته آلفا مدت‌هاست که کشف و مطالعه شده است. کشف مواد رادیواکتیو طبیعی بوسیله بکرل (۱۸۹۶) انجام گردیده و کشف تشعشعع آلفا از این مواد بوسیله رادرفورد و کوری عملی شده است. [۱]ذرات آلفا را در ابتدا به عنوان کم نفوذترین تابش‌هایی که از مواد طبیعی گسیل می‌شوند شناسایی کردند. در سال ۱۹۰۳ رادرفورد نسبت بار به جرم آن‌ها را با استفاده از انحراف ذرات‌ آلفای حاصل از واپاشی رادیم در میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی تعیین کرد. علی‌رغم مشکل بودن این آزمایش‌های اولیه نتیجه رادرفورد فقط ۲۵% بیش از مقدار پذیرفته شده فعلی بود. در سال ۱۹۰۹ رادرفورد نشان داد که همانطور که حدس زده میشد، ذرات آلفا واقعاً از هسته‌های هلیم تشکیل می‌شوند. در آزمایش‌های رادرفورد، ذرات با نفوذ از دیواره نازک وارد یک اتاقک تخلیه شده می‌شدند و پس از چند روز گردآوری، طیف نمایی اتمی وجود گاز هلیم را در اتاقک نشان می‌داد. بسیاری از هسته‌های سنگین مخصوصاً هسته‌های مربوط به سری‌های رادیواکتیو طبیعی با گسیل آلفا واپاشیده می‌شوند. گسیل هر نوع نوکلئون دیگر در فرایند واپاشی رادیواکتیو خود به خود بسیار به ندرت اتفاق می‌افتد. به عنوان مثال، گسیل دوتریم در فرایند واپاشی طبیعی ملاحظه نمی‌شود. بنابراین باید دلیل خاصی برای انتخاب گسیل آلفا نسبت به سایر مدهای واپاشی وجود داشته باشد. [۲]

در سال ۱۹۱۰، ارنست رادرفورد فیزیکدان انگلیسی، همراه با هانس گایگر فیزیکدان آلمانی و ارنست مارسدن فیزیکدان انگلیسی که در آن زمان دانشجوی دوره کارشناسی بود، با آزمایش‌هایی که انجام دادند، نادرست بودن مدل اتمی تامسون را ثابت کردند. این آزمایش‌ها، اثر بسیار زیادی در پیدایش نظریه اتمی جدید و انعکاس زیادی در بین دانشمندان داشت و سبب شناخت ساختمان اتمی ماده گردید. رادرفورد و همکارانش برای مطالعه ساختمان درونی اتم از اشعه آلفای ساطع از مواد رادیواکتیو استفاده کردند. انرژی این اشعه در موارد مختلف اندازه‌گیری شده بود و می‌دانستند که ذرات آلفا ذرات هلیوم با دو بار مثبت هستند. رادرفورد و همکارانش گلوله باران نمودن اتم‌ها به وسیله این ذرات را تحقق بخشیدند. بدین ترتیب که ذرات آلفای منتشره از یک چشمه رادیواکتیو را پس از گذراندن از یک شکاف باریک به سوی یک برگ فلزی بسیار نازک از طلا به ضخامت ۰/۰۰۰۴Cm (و یا به قطر  اتم) گسیل داشتند. برخی از این ذره‌ها ضمن نفود و عبور از برگ فلزی از مسیر اولیه منحرف می‌شوند و می‌توان ذره‌های منحرف شده با زاویه‌های مختلف را شمارش کرد. [۲]

ادامه ی متن در فایل اصلی

در صورت بروز مشکل در دانلود مقاله ی طراحی و ساخت اتاقک یونش جهت آشکارسازی پرتو آلفا با دامنه انرژی ۸-۲ مگاالکترون ولت با پشتیبانی تماس بگیرید.