4. Литература

1. Ядерный практикум ТНУ. Изучение статистики радиоактивного распада.

2. Ядерный практикум ТНУ. Определение мертвого времени самогасящегося счетчика.

3. И.А, Антонова, А.Н. Бояркина и др. Практикум по ядерной физике. Изд-во МГУ, 1988г.

Использование эвм в лабораторной работе по определению энергии гамма – излучения методом поглощения.

1. Эксперимент.

1. Включите тумблер «сеть» пересчетного прибора и высоковольтного источника питания.

2. Через 3 минуты включите на высоковольтном источнике переключатель «Высокое напряжение».

3. Для установления теплового режима дайте прогреться установке в течение 20 минут.

4. На пересчетном приборе установите время экспозиции на 100 секунд.

5. Измерьте N_ф - число импульсов от естественного фона. Для этого закройте выходное отверстие свинцового шара с радиоактивным источником толстой свинцовой пробкой и на пересчетном приборе нажмите кнопки «сброс» и «пуск». По истечении 100 сек пересчетный прибор завершит счет. Занесите результат в свою таблицу.

6. Удалите пробку и измерьте N_с - суммарное число импульсов от источника и естественного фона. Не забывайте заносить результаты в таблицу.

7. Произведите подряд 9 измерений числа импульсов для различной толщины алюминиевого поглотителя. Шаг изменения толщины должен составлять 4.5  5 мм.

8. Произведите подряд 6 измерений числа импульсов для различной толщины свинцового поглотителя. Начните с поглотителей толщиной 2 мм и завершите поглотителями толщиной 5 мм.

9. Выключите установку.

2. Обработка результатов измерения на эвм.

Изучите теоретический материал к лабораторной работе «Определение энергии гамма – излучения методом поглощения» [1].

Цель нашей математической обработки экспериментальных данных будет заключаться в определении линейного коэффициента ослабления - излучения свинцом. При этом, мы будем предполагать, что данная зависимость может быть описана аналитической функцией:

, (1)

где  (см^-1) – линейный коэффициент ослабления; N – число импульсов от - излучения прошедшего через поглотитель толщиной x; N (0) - число импульсов от - излучения без поглотителя.

Последняя функция не линейно зависит от толщины и включает в себя неизвестные параметры  и N (0). Для нахождения этих параметров удобнее зависимость (1) заменить линейной зависимостью:

. (2)

Это можно сделать простым логарифмированием выражения (1):

. (3)

Тогда значениям Y,A и B в выражении (2) будут соответствовать в выражении (3) значения ln(N), ln(N₀) и -.

Методом наименьших квадратов [2] можно подогнать параметры A и B так, чтобы экспериментальные точки максимально близко укладывались на прямую, описываемую функцией (2). Такой род вычислений называется аппроксимацией. Эту задачу мы решим с помощью пакета Origin.

Включите компьютер и запустите прикладной пакет научной графики Microsal Origin 6. Сразу после запуска автоматически создается таблица данных, состоящая из двух столбцов: столбец A для переменной X и столбец B для переменной Y.

Щелкните правой кнопкой мыши по заголовку первого столбца. В появившемся меню выберите пункт Properties… . В открывшемся окне в поле Display раскройте список и выберете в нем значение Numeric, а в поле Column Label: введите текст: x, см. Нажмите кнопку OK и затем подтвердите автоматическое отображение метки колонки. Введите с клавиатуры в первую ячейку этого столбца число 0, а в следующие ячейки в возрастающем порядке экспериментальные значения толщины свинцового поглотителя в сантиметрах.

Щелкните правой кнопкой мыши по заголовку второго столбца. В появившемся меню выберите пункт Properties… . В открывшемся окне в поле Display раскройте список и выберете в нем значение Numeric, а в поле Column Label: введите текст: N, имп. Нажмите кнопку OK. Введите с клавиатуры во второй столбец 7 значений количества набранных импульсов в том же порядке, что и таблице полученной в эксперименте. При этом толщине 0 см. должно соответствовать N_с - суммарное число импульсов.

Таким образом, мы получили таблицу, в которой отображена зависимость ослабления - пучка от толщины свинцового поглотителя.

Прежде чем перейти к выполнению задачи аппроксимации, мы должны из экспериментальных значений числа импульсов вычесть фон и занести значения логарифма от этой разности в третий столбец в исходную таблицу. Для этого из основного меню пакета выберите ColumnAdd New Columns… .В появившемся окне подтвердите ввод еще одной колонки нажатием кнопки OK. Щелкните правой кнопкой мыши по заголовку третьего столбца. В появившемся меню выберите пункт Properties… . В открывшемся окне в поле Display раскройте список и выберете в нем значение Numeric, а в поле Column Label: введите текст: Ln(N-Nф). Вновь сделайте правый щелчок по заголовку первого столбца и выберете в меню пункт Set Column Values… . В открывшемся окне в поле Col(C)= введите выражение ln(col(B)-число). Здесь вместо слова число нужно ввести найденное в эксперименте значение N_ф. Нажмите OK. Теперь третий столбец будет содержать нужные для расчета данные, и мы перейдем к следующему этапу - аппроксимации.

Выделите первый и третий столбцы, для чего удерживая нажатой клавишу Ctrl, щелкните левой кнопкой мыши по заголовкам этих столбцов. Из основного меню пакета выберите ToolsLinear Fit. В появившемся окне Linear Fit нажмите кнопку Fit. Закройте окно Linear Fit. Ознакомьтесь с текстом в окне Results Log, в котором отражены конечные результаты вычислений. Выделите в этом тексте две строки содержащие отчет о параметрах A и B и скопируйте их в буфер обмена. Закройте окно результатов расчета и разверните окно графика и приступайте к окончательному редактированию надписей на графике для вывода его на печать.

На рисунке 1 приведен пример отредактированного графика. При его сравнении с исходным графиком видно, что изменению подвергались все надписи, их расположение, а также вид символа, отображающего экспериментальные точки на графике. Процесс редактирования довольно прост и не требует долгих пояснений. Для того чтобы изменить тот или иной элемент на графике достаточно дважды щелкнуть по нему левой клавишей мыши и тем самым вызвать окно редактора этого элемента. Так, если мы щелкнем по кривой графика, появится окно Plot Details. В этом окне выберите пункт Data1: A(X), C(Y). В новом окне нажмите на треугольник поля Preview и в раскрывшемся списке выберите круг. В поле Size выберите из списка или просто введите число 5.и если Вы не желаете изменять другие атрибуты символа экспериментальной точки, то нажмите на кнопку OK. Если щелкнуть по любой надписи, появится окно Text Control. В этом окне есть полный набор инструментов для редактирования и форматирования текста характерные для любых стандартных приложений. Для того чтобы текст мог содержать и латиницу и кириллицу нужно выбрать шрифт, поддерживающий кириллицу. Для перемещения надписи в другое место нужно «прижать» ее левой клавишей мыши и перетащить в нужное место. Если при этом запись возвращается назад, то проделайте эту операцию еще раз, несколько изменив ее конечное положение. При желании можно добавить стрелки к осям графика, текст в рамке, дату и др. Для этого нужно воспользоваться нижней панелью инструментов в пакете Origin.

Рис.1 Примерный вид графика после редактирования.

Щелкните дважды по верхней надписи и в появившемся окне Text Control выберите шрифт Arial Cyr и установите размер шрифта – 16. Вместо текста %(2) наберите с клавиатуры Y = A + B*x. Нажмите кнопку OK.

Щелкните правой кнопкой в области графика, расположенной чуть ниже и левее верхней надписи и во всплывающем меню выберите Add Text… . В появившемся окне Text Control в поле Background установите Shadow, выберите шрифт Arial Cyr и установите размер шрифта – 16. Ведите с клавиатуры (см. рис. 1) дату, свои фамилии и инициалы и в следующей строке «Поглощение гамма- излучения свинцом». Перейдите на новую строку и вставьте в нее содержимое буфера обмена путем нажатия правой кнопки мыши и выбора в меню пункта «Вставить». Отредактируйте последние две строчки согласно рис. 1. Для того чтобы вставить символ  нужно ввести с клавиатуры в то место, куда нужно его вставить выражение \(177) и пробел. Нажмите кнопку OK в окне Text Control.

Отредактируйте оставшиеся две надписи возле осей графика и затем перетащите все надписи согласно рис. 1.

После завершения редактирования график нужно распечатать на бумаге. Если к компьютеру, на котором Вы работаете, подключен принтер, то выберите из меню FilePrint Preview. Убедитесь в том, что вид графика соответствует желанию, вставьте бумагу в принтер и нажмите кнопку Печать. В случае отсутствия принтера график можно сохранить в виде графического файла и распечатать его на другом компьютере из любого приложения, поддерживающего графические файлы. Для этого выберите из меню FileExport Page.., в появившемся окне введите название файла, выберите его расширение (что-либо из BMP, TGA, TIF, WMF), укажите путь к месту размещения файла и нажмите кнопку «Сохранить».

Из основного меню выберите FileNew… . В окне New выберите Project и нажмите кнопку OK. Откажитесь от сохранения предыдущего проекта. Используя ранее описанный алгоритм, сформируйте таблицу из 10 строк и график для алюминиевого поглотителя.

Завершите работу с пакетом Origin простым нажатием кнопки закрытия приложения и откажитесь от сохранения изменений в проекте. Для нахождения энергии - излучения следуйте дальнейшим инструкциям лабораторной работы.