Лабораторные работы / Лабораторная работа 2. Определение максимальной энергии β-излучения

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное АВТОНОМНОЕ образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Озерский технологический институт – филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» (ОТИ НИЯУ МИФИ)

Кафедра «Электроники и Автоматики»

ОТЧЁТ

ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 2

по дисциплине: «Физические основы получения информации»

«Определение максимальной энергии β-излучения»

Выполнили студенты группы 1ПС-38Д
			П.С. Сергеев
			В.С. Белканов
Проверил преподаватель кафедры ЭиА			В.Н. Сергеев

2020

Цель работы: определить максимальную энергию β-излучения препарата.

Приборы и оборудование: радиометрическая β-установка, набор алюминиевых фильтров, источник β-излучения, пинцет.

Краткая теория.

Бета-распадом называется процесс самопроизвольного превращения ядра в ядро-изобар с зарядом отличным на ΔZ=±1 за счёт испускания электрона, позитрона или захвата электрона. Характерной особенностью бета-распада является то, что электроны или позитроны, испускаемые атомными ядрами радиоактивного вещества, имеют всевозможные значения кинетической энергии от 0 до некоторой вполне определенной энергии E_max – граничной энергии бета-спектра. Бета-распад – это такой распад, при котором ядро испускает две частицы – электрон и нейтрино, которые в ядре не присутствуют, а рождаются в самом акте распада в результате превращения нейтрона в протон.

Все три типа бета-распада можно описать процессами:

β^–-распад. Характерен для ядер, имеющих относительный избыток нейтронов. При этом один нейтрон распадается, давая протон, электрон и нейтрино:

β⁺-распад. Характерен для ядер, имеющих относительный избыток протонов. При этом один протон распадается, давая нейтрон, позитрон и антинейтрино:

Испускаемые при β⁺-распаде позитроны, взаимодействуя с электронами среды, быстро аннигилируют, образуя на каждый акт взаимодействия два у-кванта с энергиями 0,51 МэВ каждый.

Максимальная энергия β-частиц, испускаемых данным радионуклидом является одной из важнейших его характеристик. В случае сложного β-распада, связанного, например, с наличием у дочернего ядра нескольких энергетических уровней, излучатель имеет несколько групп β-частиц и каждой из этих групп соответствует свое значение E_max. В таких случаях β-излучение сопровождается γ-излучением.

Прохождение электронов через толстую фольгу.

Вблизи границы быстрые электроны проходят в поглотителе некоторое расстояние приблизительно по прямой линии, теряя небольшое количество энергии и рассеиваясь лишь на малые углы.

По мере уменьшения энергии электронов их рассеяние становится более сильным: угловое распределение электронов в пучке приближается к гауссовскому, характерному для многократного рассеяния.

При дальнейшем рассеянии угловое распределение становится настолько размытым, что нельзя говорить о каком-нибудь преимущественном направлении движения электронов. Их распространение можно рассматривать как диффузию.

Число электронов, прошедших через фольгу, будет монотонно убывающей функцией толщины фильтра. Для умеренных толщин уменьшение числа электронов является следствием, главным образом, обратной диффузии электронов, которые отклоняются на углы, превышающие 90˚ в результате сложения очень большого числа рассеяний на малые углы. По мере того, как толщина фильтра возрастает, уменьшается не только число прошедших фольгу электронов, но и их энергия. При значительном увеличении толщины пластинки уменьшение числа электронов происходит как вследствие рассеяния, так и по причине того, что некоторая их часть тормозится практически до нулевой энергии и выбывает из пучка.

Предельная толщина вещества, практически полностью задерживающая первоначально падающие электроны, называется эффективным, или максимальным пробегом электронов R_э. Величина R_э определяется экспериментально по кривым поглощения. Пробег электронов измеряется как в единицах длины (см), так и в массовых единицах длины (г/см²).

Ход роботы.

1. Включим радиометрическую установку.

2. Измерим скорость счёта фона I_ф (имп./100 с).

.

3. Установим под счётчиком источник бета-излучения.

4. Определим скорость счёта препарата с фоном без экрана I_с (имп./100 с).

.

5. Последовательно установим алюминиевые пластины различной толщины, измеряя каждый раз скорость счета до тех пор, пою скорость счета препарата I_с не станет близкой или равной I_ф. Результаты измерений занесём в таблицу.

6. Построим кривую ослабления в полулогарифмических координатах: lg(I_с)=f(d) и lg(I)=f(d), где I=I_с–I_ф.

7. По кривым ослабления найдём d_1/2, R_max.

;

.

8. Рассчитаем E_max и сравним полученные значения с табличными.

.