II. Работа студентов во время практического занятия.

Задание 1.

Получить допуск к занятию. Для этого необходимо:

– иметь конспект в рабочей тетради, содержащий название работы, основные теоретические понятия изучаемой темы, задачи эксперимента, таблицу по образцу для внесения экспериментальных результатов;

– успешно пройти контроль по методике проведения эксперимента;

– получить у преподавателя разрешение выполнять экспериментальную часть работы.

Задание 2.

Выполнение лабораторной работы, обсуждение полученных результатов, оформление конспекта.

Приборы и принадлежности

1. Радиометр "Припять".

2. Контейнер с радиоактивным изотопом Mn-54.

3. Свинцовые шайбы.

4. Часы.

В практической части работы требуется исследовать защитные свойства свинца, как наиболее распространенного защитного материала, для -излучения Mn-54 с энергией 0,835 МэВ. Радиометром "Припять" исследуется интенсивность излучения Мn-54 при разной толщине защитного слоя свинца. Определяется толщина слоя половинного поглощения и линейный коэффициент ослабления.

Для сравнения полученного результата со стандартными значениями, в Приложении приводится таблица коэффициентов ослабления () для разных поглощающих сред.

Выполнение работы

1. Приготовить таблицу для результатов измерений по следующему образцу:

	Показания радиометра, мР/час					Толщина слоя свинца			Толщина слоя половинного поглощения	Коэффициент ослабления
	Iф	I0	IХ1	IХ2	IХ3	Х1	Х2	Х3	Х1/2	
1
2
3
Ср.

В таблице использованы следующие обозначения: I_ф – фоновая интенсивность -излучения; I₀ – интенсивность излучения от источника не закрытого свинцом, I_Хi – интенсивность излучения от источника в зависимости от толщины защитного слоя свинца, Х₁, Х₂, Х₃ – толщина одного, двух, трех слоев свинца.

ПРИМЕЧАНИЕ: фоновую интенсивность (I_ф) записать через 5 мин. после включения радиометра, отметив 3 значения. Каждое из последующих измерений интенсивности I_Хi проводить также через 5 мин., изменяя толщину защитного слоя свинца. В результате на весь эксперимент отводится приблизительно 30 мин. времени.

2. Получить у преподавателя радиометр "Припять" и проверить исходное положение переключателей на передней панели:

– Режим – ;

– Переключатель Н-х – в положение х;

– Предел – нижнее положение;

– Время – 200 сек. (верхнее положение);

– Перключатель –Am в положение Am.

3. В присутствии преподавателя включить радиометр в сеть (переключатель "питание" перевести в положение "вкл").

4. Зафиксировать время и через 5 мин. записать в таблицу 3 последовательных показания индикатора -фона (I_ф).

5. Получить у преподавателя контейнер с источником -излучения (Мn-54) и защитные свинцовые шайбы. Поместить радиометр на контейнер. Радиометр в экспериментах должен быть в неизменном положении, расположен вплотную к фиксирующему углу, так, чтобы источник -излучения находился под металлической пластиной, помеченной +. Через 5 мин. записать в таблицу 3 последовательных показания радиометра I₀.

6. В контейнер с источником опустить 1 свинцовую шайбу, предварительно записав ее толщину (X₁), и через 5 мин. провести 3 измерения интенсивности I_Х1.

7. Закрыть источник еще одной шайбой, записав суммарную толщину слоя свинца (Х₂) и через 5 мин. провести измерения интенсивности -излучения I_Х2.

8. Аналогично предыдущему пункту провести измерения I_Х3 и I_Х4 соответственно при 3-х и 4-х свинцовых защитных шайбах, в каждом случае записав их суммарную толщину.

9. Выключить радиометр и сдать его преподавателю вместе с контейнером, оставив все свинцовые шайбы в контейнере.

10. Рассчитать среднее значение интенсивности по полученным результатам I_ф, I₀, I_Х1, I_Х2 и т.д. Построить график экспериментальной зависимости интенсивности -излучения от толщины слоя свинца, закрывающего источник.

11. По графику определить толщину слоя половинного поглощения для свинца (х_1/2), учитывая, что . Полученный результат записать в таблицу.

12. Вычислить коэффициент линейного ослабления свинца по формуле:

,

считая, что в данном случае справедлив закон Бугера:

13. Сравнить экспериментально полученную величину коэффициента линейного ослабления  с известным коэффициентом найденным из таблицы Приложения.

14. Подготовить письменный отчет по работе, который должен содержать формулы и результаты измерений, занесенные в таблицы, графики с анализом исследуемых процессов.

Задание 3.

Контроль конечного уровня знаний: устно-речевой отчет по выполненной лабораторной работе.

Задание 4.

Задание на следующее занятие: раздел и тема занятия.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 1.

Коэффициент ослабления -излучения

W, МэВ	, см–1
	свинец	вода	алюминий	железо	графит	воздух
0,10	65,0	0,171	0,455	2,91	0,342	2,0010-4
0,15	22,8	0,151	0,371	1,55	0,304	1,7610-4
0,20	11,1	0,137	0,328	1,15	0,277	1,5910-4
0,30	4,43	0,119	0,280	0,865	0,241	1,3810-4
0,40	2,62	0,106	0,249	0,740	0,214	1,2310-4
0,50	1,80	0,0966	0,227	0,661	0,196	1,1210-4
0,80	0,999	0,0786	0,184	0,526	0,159	9,1310-5
1,0	0,798	0,0279	0,165	0,471	0,143	8,2110-5
1,5	0,591	0,0575	0,135	0,382	0,117	6,6810-5
2,0	0,518	0,0493	0,116	0,334	0,0999	5,7410-5
3,0	0,475	0,0396	0,0950	0,284	0,0801	4,6310-5
4,0	0,472	0,0340	0,0834	0,260	0,0684	3,9810-5
5,0	0,480	0,0302	0,0761	0,247	0,0603	3,5410-5
8,0	0,519	0,0242	0,0651	0,233	0,0482	2,8710-5
10	0,552	0,0220	0,0619	0,233	0,0439	2,6210-5
15	0,628	0,0193	0,0584	0,241	0,0380	2,3110-5
20	0,694	0,0180	0,0578	0,250	0,0351	2,1910-5
30	0,792	0,0170	0,0584	0,269	0,0329	2,0810-5
40	0,863	0,0166	0,0603	0,285	0,0320	2,0610-5
50	0,915	0,0166	0,0616	0,299	0,0320	2,0810-5

Таблица 2.

Пробег -частиц в воздухе в зависимости от их энергии (при 15C и давлении 760 мм рт. ст.)

Энергия Eα, МэВ	,0	,1	,2	,3	,4	,5	,6	,7	,8	,9
3	1,670	1,747	1,826	1,906	1,987	2,071	2,156	2,243	2,331	2,421
4	2,512	2,605	2,700	2,797	2,895	2,994	3,095	3,198	3,302	3,406
5	3,514	3,622	3,732	3,844	3,956	4,070	4,184	4,300	4,418	4,537
6	4,658	4,780	4,903	5,028	5,145	5,282	5,412	5,543	5,675	5,808

Таблица 3.

Пробег -частиц в воздухе и алюминии в зависимости от их энергии

Энергия E, МэВ	Воздух, см	Алюминий, мм
0,01	0,13	0,0006
0,05	2,91	0,0144
0,10	10,1	0,0500
0,5	119	0,593
1,0	306	1,52
3,0	1100	5,50
5,0	1900	9,42
6,0	2300	11,4

Таблица 4.

Значение слоев половинного ослабления ионизирующих излучений для некоторых материалов

Материал		Плотность, г/см3		Толщина, см
				-излучения		нейтронов
Вода	1		2,04-23		2,7
Древесина	0,7		30,5-33		9,7-10
Грунт	1,6		13-14,4		9-12,0
Кирпич	1,6		13-14,4		9,1-10
Железобетон	2,3		9,5-10		8,2-10,0
Кладка кирпичная	1,5		13-15		10,0
Кладка бутовая	2,4		9,6		11,0
Глина утрамбованная	2,06		11		8,3
Известняк	2,7		8,5		6,1
Полиэтилен	0,9-0,95		22-24,0		2,7
Стеклопластик	1,7		12,0		4,0
Лед	0,9		26		3,0
Сталь, железо, броня	7,8		3-3,5		11,5
Свинец	11,3		2		12
Стиробетон	1,85		11		5

Таблица 5.

Радиоактивные свойства некоторых изотопов

Химический элемент (ZXA – Z – атомный номер, A – массовое число)		Т 1/2	Энергия излучения (W), МэВ
				–	+	
1	2	3	4	5	6	7
1Н3	водород	12,26 лет		0,0186
6С14	углерод	5730 лет		0,156
7N13	азот	9,96 мин.			1,20	0,511
8О15	кислород	123 сек.			1,74	0,511
11Na22	натрий	2,62 года			0,545	1,275
11Na24		14,96 час.		1,389		2,754
15Р32	фосфор	14,28 сут.		1,71
16S35	сера	87,9 сут.		0,167
17Cl36	хлор	3,08105 лет		0,714		0,511
17Сl38		37,29 мин.		4,91		2,170
19К42	калий	12,36 час.		3,52		1,54
20Са45	кальций	165 сут.		0,252
23V48	ванадий	16 сут.			0,696	1,312
25Mn52	марганец	5,6 сут.			0,575	1,434
25Mn54		303 сут.				0,835
26Fe59	железо	45,6 сут.		0,475		1,292
27Со60	кобальт	5,263 лет		0,314		1,332
29Cu64	медь	12,8 час.		0,573	0,656	1,34
30Zn65	цинк	245 сут.			0,327	1,115
33As76	мышьяк	26,4 сут.		2,97		0,559
33As77		38,7 сут.		0,68		0,522
35Br82	бром	35,34 час.		0,444		1,044
36Kr85	криптон	10,76 лет		0,67		0,514
38Sr89	стронций	54,7 сут.		1,463		0,91
38Sr90		27,7 лет		0,546
39Y90	иттрий	64 час.		2,27
51Sb124	сурьма	60,4 сут		2,31		1,692
53I131	йод	8,05 сут.		0,606		0,364
54Хе133	ксенон	5,27 сут.		0,346		0,081
55Cs137	цезий	30 лет		0,514		0,662
58Се144	церий	284 сут.		0,31		0,134
69Tm170	тулий	134 сут.		0,97		0,067
74W187	вольфрам	23,9 час.		1,31		0,686
77Ir192	иридий	74,2 сут.		0,67		0,308
79Au198	золото	2,7 сут.		0,962		0,412
84Po210	полоний	138,4 сут.	5,305			0,803
86Pn222	радон	3,82 сут	5,49			0,510
1	2	3	4	5	6	7
88Ra226	радий	1602 года	4,78			0,186
90Th232	торий	1,411010 лет	4,01
91Ра231	протактиний	3,25104 лет	5,01			0,29
91Ра233		27,1 сут.		0,257		0,31
92U234	уран	2,47105 лет	4,77			0,053
92U235		7,1108 лет	4,40			0,185
92U238		4,51109 лет	4,20
93Np239	нептуний	2,35 сут.		0,713		0,106
94Pu239	плутоний	2,44104 лет	5,16			0,52

13