ВУЗы по физике Готовые работы по физике Как писать работы по физике Примеры решения задач по физике Решить задачу по физике онлайн

Газоразрядный счетчик радиоактивных излучений


Электрифицированные железные дороги, городские трамвайные сети, метрополитен получают постоянный ток от таких мощных ртутных выпрямителей, но в настоящее время они заменяются полупроводниковыми выпрямителями.

§ 148. ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ СЧЕТЧИК РАДИОАКТИВНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ

В связи с распространением автоматического контроля различных производственных процессов с применением источников радио­активных излучений широкое применение получил газоразрядный

http://www.motor-remont.ru/books/1/index.files/image1710.jpg

счетчик, регистрирующий эти излуче­ния. Его работа основана на ионизи­рующем действии радиоактивного из­лучения.

Газоразрядный счетчик (рис. 205) представляет собой стеклянный или металлический баллон с двумя элек­тродами — внешним (катод) и внут­ренним (анод). Катодом является или металлический баллон, или проводя­щий слой, нанесенный на внутреннюю поверхность стеклянного баллона. Ано­дом служит тонкая металлическая проволока, натянутая внутри баллона вдоль его оси.

Счетчик обычно наполнен специаль­ной смесью газов под давлением 100 мм рт. ст.

Когда газ внутри счетчика не иони­зирован ядерными частицами, несмот­ря на приложенное к нему напряжение, ток между его электродами не протекает. Как только газ внутри счетчика будет ионизирован попавшими в него ядерными частицами, в цепи счетчика появится электриче­ский ток.

Источником ионизации газа могут быть гамма-, альфа — и бета-лучи, рентгеновское и ультрафиолетовое излучения.

Для работы счетчика используется такой режим, при котором ток в цепи счетчика пропорционален числу ионизирующих частиц. Этот режим называется «областью Гейгера» и используется для работы газоразрядных счетчиков. Последовательно со счетчиком включается сопротивление порядка 1 — 10 Мом, являющееся нагруз­кой, с зажимов которого снимаются импульсы напряжения. Частота следования импульсов пропорциональна числу частиц, вызываю­щих ионизацию.

Газоразрядный счетчик воспринимает ядерное излучение и пре­вращает его в электрические импульсы. Эти импульсы попадают в регистрирующее устройство. Количество поступающих импуль­сов характеризует степень радиоактивности.

В практике применяют разнообразные типы счетчиков, которые реагируют на различные излучения. Они рассчитаны на разное рабочее напряжение, имеют различный срок службы, исчисляемый миллионами импульсов, а также разные размеры — длину и диа­метр.

Контрольные вопросы

1. Какие приборы называются ионными?

2  Почему в обычных условиях газ является диэлектриком?

3. В чем заключается ионизация газа и под влиянием чего она происходит?

4  Как устроена и действует неоновая лампа?

5.  Изобразите схему включения газосветной лампы и объясните назначение включенных в нее элементов.

6.  Для чего применяют стабилитрон?

7. Как устроен тиратрон и каково назначение его сетки?

8  Как действует газоразрядный счетчик радиоактивных излучений?

ГЛАВА  XV ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ

§ 149. СТРОЕНИЕ И ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Наряду с электронными лампами в устройствах электроники все шире используются полупроводниковые диоды и триоды.

Их. работа основана на физических свойствах полупроводни­ков— кристаллических твердых тел.

Характерной особенностью металлических проводников являет­ся наличие свободных электронов. В диэлектрике — изоляторе свободных электронов нет и поэтому он тока не проводит. Полупровод­ники получили свое название потому, что они обладают промежу­точными свойствами между проводниками, имеющими большую электропроводность, и диэлектриками, которые тока не проводят.

К полупроводникам относятся такие химические элементы, как  германий, кремний, селен и многие другие твердые вещества, обла­дающие кристаллическим строением, окислы металлов, сернистые соединения и соединения селена.

Основным свойством полупроводников является изменение их электропроводности под действием температуры, света, давления и при наличии незначительных примесей.

Другой особенностью полупроводников является то, что их элек­тропроводность связана с перемещением в них не только отрица­тельных зарядов— электронов, но и положительных зарядов — дырок.

Рассмотрим строение типичного полупроводника — германия.

Германий является элементом четвертой группы периодической системы Менделеева и имеет во внешней оболочке (рис. 206) атома четыре валентных электрона, участвующих в химических реакциях и процессах электропроводности. Остальные электроны атомов германия тесно связаны с ядрами.

Каждый атом германия стремится образовать связи с четырьмя другими атомами. В такой ячейке кристалла атом расположен на одинаковом расстоянии от других атомов, находящихся в вершинах правильного многогранника — тетраэдра (см. рис. 206).

В образовании связей между атомами германия от каждого из них участвует по одному электрону. Таким образом, связь атома германия с ближайшим соседним атомом осуществляется двумя электронами. Подобная связь называется двухвалентной. Несвязан­ных свободных электронов германий практически не имеет. Число свободных электронов в его атомах составляет примерно один элек­трон на 10 млрд. атомов.

http://www.motor-remont.ru/books/1/index.files/image1712.jpg

http://counter.yadro.ru/hit?t12.11;rhttp%3A//www.motor-remont.ru/books/1/14_148.html;s1229*691*24;uhttp%3A//www.motor-remont.ru/books/1/15_149.html;0.18905227350756115

§ 150. ПОНЯТИЕ ОБ ЭЛЕКТРОННОЙ И ДЫРОЧНОЙ ПРОВОДИМОСТИ

Заметная электропроводимость в кристалле германия может возникнуть, если нарушить связи между атомами. Например, свет или тепло могут сообщить некоторым электронам энергию, доста­точную для отрыва их от атомов. При этом в кристалле появляются свободные электроны, которые перемещаются беспорядочно, подоб­но молекулам газа.

Если такой кристалл поместить в электрическое поле, то сво­бодные электроны будут перемещаться в направлении сил поля и в кристалле возникнет электрический ток.

Электропроводимость, осуществляемая свободными электрона­ми, называется электронной проводимостью полупроводника. Элек­тронная проводимость называется n-проводимостью (от француз­ского слова «negative» — отрицательный).

При отрыве электронов от атомов германия в последних обра­зуются свободные места, которые могут быть заняты другими элек­тронами. Такие свободные места получили название дырок. Появ­ление дырки связано с потерей электрона атомом, а потому в обла­сти образования ее возникает избыточный положительный заряд. Таким  образом,  наличие  дырки  равноценно  положительному

заряду.

Схема образования и заполнения дырок условно показана на рис. 207. На каждой подставке, установленной наклонно, имеется четыре отверстия (четыре дырки). В них расположено четыре шара

>(четыре электрона). Если шар 1 сместится вправо, он освободит отверстие (дырку) и упадет с подставки, тогда в отверстие, кото­рое занимал этот шар, переместится шар 2. Свободное отверстие, (дырку) этого шара займет шар 3, а отверстие последнего — шар 4. Из этой схемы видно, что шары (электроны) перемещаются и одном направлении — вправо, а отверстия  (дырки)—в противоположном направлении, т. е. влево. Кроме того, одна дырка заполняется, а в результате этого появляется новая дырка в соседнем атоме.

http://www.motor-remont.ru/books/1/index.files/image1715.jpg

С перемещением электронов в  полупроводнике  создается  воз­можность заполнения  одних ды­рок и образования других.

Возникновение каждой новой дырки сопровождается появле­нием свободного электрона, т. е. непрерывно идет образование пар: электрон — дырка. В свою оче­редь, заполнение дырок приводит  к уменьшению числа свободных электронов.

Таким  образом,  в  кристалле, помещенном  в  электрическом поле, происходит не только перемещение электронов, имеющих отрицательный электрический заряд, но и перемещение дырок — положительных зарядов. При этом направление перемещения ды­рок противоположно направлению движения электронов.

Электропроводимость, возникающая в результате перемещения дырок в полупроводнике, называется дырочной проводимостью. Дырочная проводимость называется р-проводимостью (от слова «positive» — положительный).

http://counter.yadro.ru/hit?t12.11;rhttp%3A//www.motor-remont.ru/books/1/15_149.html;s1229*691*24;uhttp%3A//www.motor-remont.ru/books/1/15_150.html;0.4479525245525656§ 151. ПРИМЕСНАЯ ПРОВОДИМОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКА

Электропроводимость полупроводников германия и кремния резко возрастает, когда к ним добавляют примеси в ничтожно ма­лых, но в строго определенных количествах. К таким примесям, прибавляемым к германию и носящим название донорных, относят­ся сурьма и мышьяк. Это пятивалентные химические элементы, имеющие по пять электронов на наружной оболочке атома.

Нетрудно понять, что примесные электроны образуют с сосед­ними атомами такие же связи, как и германий, причем используют­ся в этом случае лишь четыре электрона, а пятый (рис. 208, а) оказывается лишним, слабо связанным и может легко быть оторван от своего атома.

Наташа

Автор

Наташа — контент-маркетолог и блогер, но все это не мешает ей оставаться адекватным человеком. Верит во все цвета радуги и не верит в теорию всемирного заговора. Увлекается «нефрохиромантией» и тайно мечтает воссоздать дома Александрийскую библиотеку.

Другие статьи


Похожая информация


Распродажа дипломных

Скидка 30% по промокоду Diplom2020

А ты боишься COVID-19?

Пройди опрос и получи промокод