ссылка для скачивания doc. файла ЛР №96

1.
Состав, масса,
Контрольные вопросы
размеры ядра. Изотопы. Сколько протонов и нейтронов
4
2
содержится в He
2. Что такое α, β, γ-излучения?
3. От чего зависит поглощательная способность тел?
4. Какие существуют счетчики элементарных частиц?
5. Каков принцип работы счетчика Гейгера-Мюллера? Что такое плато
счетчика?
6. Чем объяснить существования фона счетчика?
7. Дать определение коэффициента линейного поглощения. Какова его
размерность
8. Что называется периодом полураспада элемента?
9. Что называется активностью элемента? В каких единицах она измеряется?
238
10. Какой изотоп образуется из U 92
распада ?
11. Найти
энергию
связи
после 2-х β – распадов и одного α –
ядра
изотопа
Li37 .
mLi7  7, 016 а.е.м.
3
mH1  1, 00783 а.е.м. mn1  1, 00867 а.е.м.
1
0
12. Во сколько раз уменьшится активность препарата 15Р32 через t = 20 сут. Т1/2 =
14,3 суток для 15Р32 ?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 96
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОБЕГА β-ЧАСТИЦ В АЛЮМИНИИ И ЕЕ МАКСИМАЛЬНОЙ
ЭНЕРГИИ
Фамилия И.О. _________________ Группа __________ Дата ______
Введение
Бета-частицы представляют собой поток быстрых электронов, испускаемых ядрами
β-радиоактивных элементов. Характерным для β-распада является то, что электроны,
испускаемые данным элементом, имеют непрерывный энергетический спектр. Это
означает, что β-электроны обладают всевозможными значениями энергии от нуля для
некоторого максимального Еmax (рис. 1).
На рис. 1 показано распределение β-электронов по
энергиям, где по оси абсцисс отложена энергия, а по
оси ординат – число частиц N.
При прохождении через вещество в результате
взаимодействия с его атомами β-частицы теряют
энергию. Потеря энергии β-частицы происходит
главным образом за счет ионизации вещества и
рентгеновского излучения при торможении ее ядрами
поглощающего вещества. Потери энергии частицами на тормозное излучение
называются радиационными.
Вследствие того, что β-частицы обладают малой массой и значительными
скоростями, то их ионизирующая способность невелика, а проникающая способность
(пробег) достигает сравнительно большой величины. При увеличении толщины
поглотителя интенсивность β-излучения уменьшается и при некоторой толщине
становиться равной нулю.
Степень ослабления потока β-частиц при прохождении через вещество зависит от
плотности вещества, толщины поглотителя и энергии β-частиц.
Понятие пробега для электрона данной энергии в данном веществе не является
однозначным, так как при небольших энергиях, то есть в той области, где преобладают
ионизационные потери, путь электрона вследствие столкновений не будет
прямолинейным. Поэтому для электронов вводится величина, называемая
максимальным пробегом. Максимальным пробегом называется минимальная толщина
слоя вещества, в котором задерживаются все электроны. Очевидно, что максимальный
пробег совпадает с полным, обычно криволинейным путем, который электрон проходит
в веществе.
Для оценки пробега β-частицы вместо толщины слоя вещества часто используют
величину, равную произведению толщины слоя d m на плотность вещества ρ.
Максимальную энергию β-частицы в алюминии приближенно можно оценить по
эмпирическим формулам:
при Еmax > 0,8 МэВ
(1)
R    d m  0,542  E max  0,133
при Еmax < 0,8 МэВ
(2)
R    d m  0,407  E max  0,380
максимальной энергии
β-частицы Emax в МэВ.
Порядок выполнения работы
Вычислить погрешности измерения Еmax.
dm
R
Максимальная
энергия
частицы
Число
импульсов после
прохождения
излучения через
пластинку
Число
импульсов без
пластинки
Толщина
пластинки
Исследуемый
материал
При работе с установкой необходимо соблюдать меры предосторожности, так как на
отдельные части установки подается высокое напряжение.
1.
Проверить заземление установки.
2.
Включить блок питания и пересчетный прибор ПП-16 в сеть 220 В.
3.
Кнопки переключателей «вход» должны соответствовать состоянию делителя
«1:1» и знаку ~.
4.
Нажать и зафиксировать кнопку «50 Hz».
5.
Нажать кнопку «пуск» и одновременно включить секундомер.
6.
Через 1 минуту нажать кнопку «стоп» и убедиться в правильности работы
прибора. За минуту прибор должен отсчитать 3000±5 отсчетов.
7.
Нажать и отпустить кнопку «сброс».
8.
Кнопки переключателей «вход» поставить в положения «1:1», «_|¯|_ ¯|_|¯» и
«_|¯|_».
9.
Кнопку «50 Hz» поставить в положение «Работа».
10. Поместить источник β-частиц в держатель и отсчитать число импульсов в
минуту – n имп/мин.
11. Помещать между источником β-частиц и счетчиком одну за другой пластинки
алюминия известной толщины – d, каждый раз делая отсчет n имп/мин. Пластинки
добавлять до тех пор, пока число импульсов в минуту при данном источнике βчастиц не станет равным или очень мало отличаться от нуля. Каждое измерение
проводить не менее трех раз.
По найденным значениям 5-6 измерений построить график зависимости n имп/мин
от толщины пластинок алюминия – d.
В случае, если n имп/мин ≠0, кривую следует продолжить до пересечения с осью
абсцисс. Точка пересечения даст величину d m.
По найденному значению dm, зная плотность алюминия, определить максимальный
пробег R, а затем по формуле (2) максимальную энергию β-частицы.
Данные измерений занести в таблицу.
№
измерения
где ρ – плотность алюминия, Г/см³; d m – минимальная толщина поглотителя, см; Emax –
максимальная энергия, МэВ.
В этом случае максимальный пробег R выражается в Г/см².
Для регистрации заряженных частиц в счетчиках используется усиление
ионизационного тока за счет разряда, возникающего при попадании заряженной
частицы в объем счетчика.
Счетчики Гейгера-Мюллера представляют собой обычный цилиндрический
конденсатор, внутренним электродом которого служит тонкая, установленная по оси
цилиндра, металлическая нить (анод) диаметром от 0,1 до 0,2 мм (рис. 59).
Заполняется счетчик каким-либо газом (водород,
воздух, аргон) до давления от 1 мм до 100 мм.рт.ст.
Между анодом А и катодом К (цилиндром) создается
разность потенциалов несколько ниже разности
потенциалов,
при
которой
происходит
самостоятельный разряд в газе (700-1200 В).
При попадании заряженной частицы в счетчик в
нем возникает лавинный разряд, ток которого, проходя
через большое сопротивление (порядка 109 Ом)
регистрирующего
прибора
вызывает
падение
напряжения между электродами – разряд при этом
прекращается. Через промежуток времени порядка 10 -4 с разность потенциалов между
электродами счетчика восстанавливается. Появление новой заряженной частицы в
объеме счетчика ведет к возникновению нового разряда и т.д.
Одной из характеристик, определяющей качества
счетчика, является зависимость между скоростью счета
(числом импульсов в минуту) и напряжением,
приложенным к электродам, при воздействии на него
излучением постоянной интенсивности (рис. 60).Счетчик
реагирует на заряженные частицы при напряжении выше
V1, при напряжении от V1 до V2 число отсчетов
увеличивается с напряжением почти линейно. Более или
менее горизонтальная часть (от V2 до V3) характеристики
называется плато.
В этой области при повышении напряжения число отсчетов в минуту изменяется
незначительно. При напряжении большем V3 происходит непрерывный разряд. Рабочее
напряжение счетчика должно соответствовать средней точке плато.
Если между счетчиком и источником β-излучения помещать алюминиевые
пластинки, то по мере увеличения толщины слоя
алюминия скорость счета частиц уменьшается.
Зависимость скорости счета частиц от толщины слоя
алюминия изображена на рис. 2.
Точка пересечения кривой с осью абсцисс (точка,
которой
соответствует
нулевая
интенсивность)
определяет
пробег
β-частицы.
Определив
экспериментально dm, зная плотность алюминия ρ = 2,6
Г/см³, можно по соответственной формуле (1) или (2) определить величину