Методичні вказівки до лабораторних робіт з радіаційної фізики (частина 1)

7. Натиснути послідовно клавішу “Набл.” і кнопки “Стоп”, “Пуск”. На екрані буде зображена спектрограма.

8. Роздрукувати спектрограму на стрічку цифродрукуючого пристрою. Для цього на АИ-256 натиснути кнопки “Стоп”, “ЦПУ”. На цифродрукуючому пристрої натиснути кнопки “Стоп”, “Сброс”.

9. Натиснути кнопки “Стоп”, “Пуск” на АИ-256. Спектрограма буде роздрукована. Ліва колонка–номера каналів, права–число імпульсів в каналах.

10. Перевірити якість друкування. Якщо друк незадовільний, то повторити пп.8–10. Якщо якість друкування задовільна, то перевести АИ-256 в режим “Набл.” І натиснути кнопки “Стоп”, “Пуск”.

 

Обробка результатів вимірювання

 

1. Побудувати на міліметровому папері спектрограму (залежність числа імпульсів в каналі від номера каналу N(m)). Відмітити область піка (канали m1 початку і m2 кінця).

2. Визначити загальну площу області піка   і площу фону   (під прямою АВ рис.5).

3. За формулою (10) визначити площу піка Sp.

4. За формулою (11) визначити середнє зважене значення номера каналу ms, що відповідає максимуму піка.

5. За формулою (14) визначити інтенсивність піка Q. Якщо Q<3, то даний пік не вважається достовірно існуючим.

6. Обробити таким же способом (п.1–5) всі інші піки на спектрограмі.

7. Користуючись таблицями спектральних гама-ліній різних нуклідів, визначити, випромінювання якого нукліда відповідає енергіям виміряних спектральних ліній. Врахувати, що сцинтиляційний детектор вимірює енергію з відносною похибкою  , не більшою  7%.         

8. У звіті виписати табличні значення енергій всіх спектральних ліній ідентифікованого нукліда, виміряні значення енергії і похибку, з якою дана лінія визначена.

9. Зробити висновок.

Контрольні запитання

 

1. Що таке гама-випромінювання? Як воно виникає? Що таке квантовий вихід гама-випромінювання?

2. Що таке гама-спектральний аналіз? На чому він базується?

3. Що таке сцинтилятор? В результаті яких процесів в сцинтиляторі виникають швидкі електрони?

4. Які загальні властивості повинен мати сцинтилятор? Від чого залежить енергія сцинтиляції?

5. Назвати основні характеристики сцинтилятора. Що таке конверсійна ефективність сцинтилятора?

6. Назвати основні види сцинтиляторів.

7. Яка структура енергетичних зон сцинтилятора  ? Як утворюються електрони провідності, дірки і екситони?

8. Як відбувається зняття збудження в кристалі  ? Яку роль у цьому процесі відіграє активатор?

9. Як відбувається сцинтиляційний процес в кристалах ?

10. Чому спектри випускання і поглинання в кристалах   не перекриваються? Як залежить світловихід сцинтилятора від концентрації активатора?

11. Привести значення основних характеристик неорганічних сцинтиляторів.

12. Яка основна особливість сцинтиляторів, які використовуються для детектування нейтронів?

13. Назвати тверді органічні сцинтилятори і навести їх основні характеристики. 

14. Дати характеристику рідким сцинтиляторам.

15. З чого складається сцинтиляційний детектор? Пояснити будову і принцип роботи фотоелектронного помножувача.

16. Як відбувається формування піка повного поглинання ППП?

17. Що таке спектральна лінія і якою величиною вона описується?

18. Нарисувати блок-схему сцинтиляційного гама-спектрометра і пояснити принцип його роботи?

19. Як градуюються канали аналізатора імпульсів за енергією?

20. Пояснити будову і принцип роботи одного з каналів аналізатора імпульсів.

21. Як знаходиться середнє зважене значення каналу, якому відповідає максимум піка?

22. Як виключаються піки, зумовлені статистичними викидами?

 

Література

 

1. Н.Г.Волков, В.А.Христофоров, Н.П.Ушакова. Методы ядерной спектрометрии, М., Энергоиздат, 1990г.

2. А.И.Абрамов, Ю.А.Казанский, Е.С.Матусевич. Основы экспериментальных методов ядерной физики, М., Энергоиздат, 1985г.

 

 

Вивчення статистики відліків детектора іонізуючих випромінювань

 

Мета роботи: виміряти не менше 100 разів число, імпульсів детектора при однакових зовнішніх умовах, визначити статистичні характеристики виборки і зробити попередній висновок, якому розподілу вона задовільняє, перевірити дану виборку на виконання закону Пуасона, нормального закону, перевірити стабільність роботи апаратури шляхом проведення дисперсійного аналізу.

 

Теоретичні відомості

 

а) Статистика радіоактивного розпаду і статистика реєстрацій детектора.

Розпад радіоактивних ядер має статистичний характер. Кожне ядро має певну імовірність розпастись за одиницю часу. Ця імовірність дорівнює постійній радіоактивного розпаду. Внаслідок статистичного характеру розпаду даної радіоактивної речовини кількість розпадів за однакові проміжки часу буде дещо різною, тобто ця величина буде випадковою. Флуктуація (відхилення від середнього значення) визначається законом розподілу імовірностей різної кількості ядер, що розпадаються, при постійному середньому значенні цієї величини.

Закон розподілу імовірностей різних значень числа розпадів можна знайти, на основі наступних міркувань. Нехай кількість ядер радіоактивної речовини дорівнює N. Можна поставити питання, яка кількість ядер к розпадеться за проміжок часу t. Можна уявити собі багато зразків цієї радіоактивної речовини з однаковою кількістю ядер (ансамбль) і порахувати кількість ядер, що розпадеться за цей час. Такі експерименти дозволили б визначити середнє число розпадів і імовірність Р(к) отримання різної кількості розпадів к.

Цю ж імовірність можна оцінити теоретично. Умовно пронумеруємо всі радіоактивні ядра. Нехай імовірність розпаду певного ядра за визначений проміжок часу дорівнює  . Розглянемо розпад якогось конкретного ядра з певним умовним номером. Це ядро може розпастись з імовірністю  , або не розпастись з імовірністю  . Імовірність розпаду к ядер з