Учебный эксперимент: окружающая среда и космическая радиация

Комплект оборудования:

Цель эксперимента:

Оценка вклада фонового (окружающего) излучения при определении космического излучения

Основы эксперимента:

Естественное излучение состоит из двух компонентов: фонового (преимущественно происходящего из почвы, а также воды, воздуха и пищи) и космического излучения. Гамма-излучение, исходящее из почвы, имеет среднюю энергию ниже 2 МэВ и образуется в результате распадов трёх природных радиоактивных элементов: калия (⁴⁰K), тория (²³²Th) и урана(²³⁸U).

Однако существует ненулевая вероятность того, что гамма-квант, происходящий из почвы, взаимодействует с сцинтилляционной плиткой и передаёт ей энергию в 1 МэВ. Это может привести к путанице или неточностям при подсчёте космических лучей.

Тем не менее, благодаря высокому порогу срабатывания электронной части детектора и низкой вероятности такого явления по сравнению с высокой вероятностью регистрации космических лучей, подобные ложные срабатывания обычно удаётся избежать.

Проведение эксперимента: 

Подключите кабельные разъёмы от двух детекторов SP5622 ко входам плиток на задней панели модуля SP5621. Включите модуль SP5621 и запустите сбор данных с помощью кнопки START на передней панели. Когда заряженная частица проходит через чёрную плитку, её энергия преобразуется в сцинтилляционное излучение. Образовавшиеся фотоны улавливаются фотосенсором и преобразуются в электрический сигнал. Количество зарегистрированных событий для каждого сцинтиллятора отображается на дисплее SP5621. Выберите режим двойного совпадения сцинтилляторов с помощью соответствующей кнопки на передней панели, затем установите время интеграции измерения.

Перед началом сбора данных необходимо определить геометрию системы. Убедитесь, что эта геометрия остаётся неизменной на протяжении всего эксперимента.

Чтобы ознакомиться с фоновым излучением, регистрируемым системой Cosmic Hunter, установите детекторы непосредственно над открытым грунтом и выполните измерения.

После завершения первого измерения поднимите детекторы на несколько метров над уровнем земли и поместите между грунтом и сцинтилляционными плитками экран из железа или свинца.

Повторите сбор данных, сохраняя ту же конфигурацию плиток, и сравните полученные результаты.

Блок-схема экспериментальной установки:

Результаты эксперимента:  

Студенты могут познакомиться с наличием естественной радиоактивности, сравнив результаты счёта на разных высотах и таким образом выявив вклад фонового и космического излучения.

Сравнение скорости счёта измерений, проведенных на грунте и на высоте 1 метра над ним .График сравнения показывает, что выбранные параметры (напряжение смещения и порог) обеспечивают регистрацию космических лучей без влияния фонового излучения окружающей среды.