Порядок виконання роботи

1. Встановити величини, що визначають геометрію експерименту r, h, а також та_пов .

2. Увімкнути в мережу джерело живлення лічильника та перераховуючий пристрій. Виставити робочу напругу на лічильнику.

3. Провести вимірювання рівня фонового випромінювання.

4. Встановити препарат на певну відстань, та провести серію вимірювань кількості частинок, що потрапляють в лічильник.

5. Враховуючи мертвий час лічильника за формулою (4.1.), визначити швидкість лічби фону n_ф та джерела n_d.

6. Визначити активність джерела за формулою

A = (n_d - n_ф)/k.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 8

Визначення верхньої межі спектра

У цій роботі визначають верхню межу спектра частинок, що випромінюються під час радіоактивного розпаду, через дослідження залежності інтенсивності пучка цих частинок від товщини поглинача.

Особливості спектра

Перед виконанням роботи студенти повторюють теоретичний матеріал, що стосується розпаду та взаємодії частинок з речовиною. На відміну від a-частинок, енергетичний спектр яких дискретний (див. вступну частину), спектр енергій b-частинок (електронів чи позитронів) є неперервним і займає діапазон енергій від 0 до E_max (рис. 8.1). Це пояснюється тим, що в процесі b-розпаду з ядра вилітають дві частинки ( або ), між якими й розподіляється енергія. У кожному одиничному акті розпаду цей розподіл випадковий. При великій кількості розпадів однакових ядер відбувається статистичне усереднення розподілу енергій. Тому спектр електронів має вигляд, зображений на рис. 8.1.

Рис. 8.1. Схематичний вигляд типового енергетичного спектру електронів b-розпаду (b-спектра)

Величину верхньої межі спектра E_max можна знайти з закону збереження енергії під час акту розпаду за умови, що енергія нейтрино (антинейтрино) прямує до нуля:

, (8.1)

де M_i і M_f - маси материнського та дочірнього ядра, відповідно, m - маса частинки. Зокрема розпад неможливий, якщо . Форма спектра описується виразом

, (8.2)

де N₀ - повне число частинок під час розпаду, dN - кількість частинок, що мають енергії в інтервалі від E до E+dE, D - коефіцієнт, що залежить від структури ядра, - функція, яка враховує кулонівські ефекти. b-спектри, що описуються виразом (8.2), називаються дозволеними. Вони найчастіше трапляються і характерні для ядер, у яких під час розпаду не змінюється конфігурація нуклонів. Якщо ж b-спектр не описується (8.2), його називають забороненим. Відхилення спектра від дозволеного свідчить про вплив структури ядра на b-розпад. Якщо забороненим (набагато менше імовірним) є розпад в основний стан дочірнього ядра, з високою ймовірністю може відбутися дозволений перехід в один зі збуджених станів цього ядра. Часто розпад одночасно проходить на основний та кілька збуджених рівнів ядра продукту. Тоді спектр є сумою парціальних спектрів з верхніми межами E_max,i .