Визначення активності джерела  – випромінювання | Портал освітньо-інформаційних послуг «Студентська консультація»

Предмет:

Фізика

Тип роботи:

Лабораторна робота

К-сть сторінок:

Мова:

Українська

Оцінка:

Лабораторна робота

Тема: Визначення активності джерела  – випромінювання

Мета роботи: освоїти один із методів визначення активності джерела - випромінювання.

Прилади і матеріали: перерахунковий прилад ПСО – 2, 4 з блоком детектування; джерело  – випромінювання Sr90.

Теоретичні відомості

Процес самовільного перетворення нестійких ізотопів одних хімічних елементів в ізотопи інших елементів з випромінюванням елементарних частинок або ядер легких хімічних елементів називається радіоактивністю.

Явище радіоактивності обумовлене лише внутрішньою будовою ядра і не залежить від зовнішніх умов (тиск, температура, агрегатний стан та ін.). Всі спроби вплинути на хід радіоактивного розпаду не дали бажаних результатів.

Радіоактивний розпад не завжди закінчується утворенням стабільного ядра. У багатьох випадках спостерігаються ланцюжки радіоактивних розпадів, в яких ядра знаходяться в близьких взаємодіях одне з одним. Такі радіоактивні ланцюжки називають радіоактивними рядами.

Серед природних радіоактивних речовин є принаймні три елементи, період пів розпаду яких спів розмірний з віком Землі, приблизно рівним 4, 5*10. Ці елементи розміщені в кінці періодичної системи Менделєєва і входять до групи актиноїдів. Вони дають початок трьом радіоактивним рядам: урану, актинію і торію.

Імовірність радіоактивного розпаду  – за одиницю часу є сталою величиною для даного елемента. Звідси випливає, що число актів радіоактивного розпаду dN за інтервал часу dt пропорційне кількості радіоактивних ядер N (t) в момент часу t:

dN = – N (t) dt (1)

Одиницею активності будь-якого препарату є 1 Бк (Бекерель), тобто один акт розпаду за 1 с.

Дещо раніше користувались одиницею активності в 1 Кі (Кюрі).

1 Кі = 3, 7 * 10 Бк.

Слід відмітити, що хімічно чистий радій масою 1г якраз має активність 1 Кі.

Після відкриття явища радіоактивного розпаду було виявлено, що різні ядра розпадаються по-різному, з випромінюванням різних частинок. Розрізняють три основні види радіоактивності, які позначають грецькими буквами , , .

Розглянемо детальніше природу  – розпаду. Бета – розпадом називається група перетворень атомних ядер, при яких один з нейтронів в ядрі перетворюється в протон, або один із протонів у ядрі перетворюється в нейтрон. Одна з особливостей  – розпаду суцільний енергетичний спектр  – частинок. Розподіл  – частинок.

Енергія  – частинок змінюється від нуля до максимуму. Енергетичний спектр  – частинок вимірюється магнітним  – спектрометром.

Крім електронів (позитронів) при  – розпаді випромінюється нейтрино  (антинейтрино ). Нейтрино і антинейтрино мають спін ½ і рухаються подібно до  – кванта з швидкістю світла, не маючи при цьому ні маси ні заряду.

Енергія  – частинки Е = Е – Е. Вона залежить від енергії, яку при цьому має нейтрино, що і є головною причиною суцільного спектра  – частинок. В середньому з  – частинками звільняється енергія, яка рівна 1/3Е.

Згідно з сучасною теорією, ядро яке містить надлишок нейтронів порівняно з стабільним ядром з таким же порядковим номером Z, здатне на  – розпад. При цьому в ядрі відбувається перетворення одного з нейтронів в протон:

0n1  +1p1 + -10 + 0, (12)

де +1р1 – протон; -10 – електрон; 0 – антинейтрино.

Якщо ж ядро має надлишок протонів, порівняно з числом нейтронів, то в ядрі можливе перетворення:

+1p1  0n1 + +10 + 0, (13)

де 0n1 – нейтрон; +10 – позитрон; 0 – нейтрино.

Таке перетворення протона в нейтрон (13) можливе лише в ядрі. Вільний протон не може мати достатньої енергії для такого перетворення. Джерелом додаткової енергії можуть бути нуклони в збудженому ядрі.

Існує ще один вид -розпаду, який зв’язаний з захопленням ядром одного із електронів оболонки атома. В результаті один з протонів ядра перетворюється в нейтрон, випускаючи при цьому нейтрино

+1p1 + -1e0  0n1 + 0, (14)

Дочірнє ядро може виявитись у збудженому стані, тому воно здатне на випромінювання одного або кількох -фотонів.

Захоплення електрона ядром може відбутись з K-, L- або M- оболонки атома. Заповнення утворених вакансій більш високо розміщеними електронами приводить до рентгенівського випромінювання, за допомогою якого і було виявлене електронне захоплення у 1937 році.

Порядок виконання роботи

Перед виконанням роботи слід ознайомитись за інструкцією або за допомогою лаборанта з будовою і порядком роботи на перерахунковому приладі ПСО-2, 4.

Привести лабораторну установку в робочий стан, при цьому цифрове табло повинно висвічувати нулі.

Виміряти радіоактивний фон N. Час вимірювання фону t=100c. Дослід проробити тричі.

Одержати у лаборанта досліджуваний і еталонний радіоактивні зразки. Протягом часу t = 100c виміряти число імпульсів від кожного препарату. Кожний дослід виконати не менше трьох разів. Результати вимірювань фону і препаратів занести до таблиці.

Визначити активність досліджуваного радіоактивного препарату, користуючись формулою:

де Ает – активність еталонного препарату, яка згідно з паспортом рівна 2*10 Бк;

Nл, Nф, Nс. з. -середнє число імпульсів, яке зафіксовано перерахунковим приладом за час t = 100c.

Оцінити похибки вимірювань.

Контрольні запитання

Який фізичний зміст сталої радіоактивного розпаду та який зв’язок має ця стала з періодом пів розпаду?
Вивести закон радіоактивного розпаду.
Які процеси відбуваються у ядрах при різних видах -розпаду?
Записати і дати пояснення правил зміщення для трьох видів -розпаду.
На якому принципі працює лічильник Гейгера – Мюлера?
В яких одиницях вимірюється активність радіоактивних препаратів?