Прохождение через поглотитель β-излучения, имеющего непрерывный энергетический спектр

Электроны при β-радиоактивности химических изотопов имеют непрерывный энергетический спектр с максимальной энергией. Следовательно, в пучкеβ-частиц имеются электроны всевозможных энергий. При прохождении через вещество-излучение уменьшает свою интенсивность –-частицы поглощаются веществом. Конец кривой поглощения асимптотически приближается к линии фона. Это объясняется постоянно уменьшающимся вβ-спектре числом быстрых электронов и относительно слабым поглощением электронов максимальной энергии.

Наблюдаемое суммарное ослабление пучка β-частиц в зависимости от толщины поглощающего слояхописывается выражением

. (5.21)

Ослабление интенсивности в тонком слое

, (5.22)

где иI– интенсивность излучения до поглотителя и после прохождения поглотителя толщинойхсоответственно;μ–линейный коэффициент поглощения. Выражения (5.21) и (5.22) представляют собойзакон поглощенияв интегральной и дифференциальной формах, соответственно. Поскольку интенсивность-излучения пропор-циональна числу регистрируемых-частиц регистрирующим прибором, то выражения (5.21) и (5.22) можно записать в виде

, (5.23)

, (5.24)

где иN– число регистрируемыхβ-частиц до поглотителя и после прохождения поглотителя толщинойхсоответственно.

На практике часто используется понятие слоя половинного ослабления, необходимого для уменьшения вдвое начальной интенсивности излучения. Поскольку, то, согласно (5.23), получаем:

. (5.25)

Тогда

. (5.26)

Все рассмотренные характеристики μ,,а так-же максимальную длину пробега-частиц(максимальное расстояние, прохо-димое-частицей в веществе до её полной остановки) можно определить по эксперимен-тальной кривой поглощения(рис. 5.6).

Сдругой стороны, про-логарифмировав выражение (5.23), получим:

. (5.27)

Таким образом, натураль-ный логарифм относительного изменения числа регистри-руемых -частиц линейно зависит от толщины слоя пог-лотителях. Следовательно, построив график зависимостипо тангенсу угла наклона прямой к оси абсцисс можно определить линейный коэффициент поглощения:

. (5.28)

Порядок выполнения работы

Перед началом работы необходимо ознакомиться с установкой и назначением переключателей и кнопок прибора «Арион». (стр. 65 - 66).

ВНИМАНИЕ!Открывание и закрывание свинцового домика осуществляется только при отключенном питании счётчика: переключатель «Высок» – выключен. Все эксперименты проводить при рабочем напряжении .

1. Установить переключатели, расположенные на передней панели прибора «Арион», в следующие положения:

«Сеть» – Выкл;

«Высок» – Выкл;

ручка регулятора «Высок» – крайнее левое положение;

«И»-«ИЛИ» – «И»;

«ПРОВ»-«РАБ» – «РАБ»;

«АВТ»-«РУЧ» – «АВТ».

2. Включить прибор «Арион» и установить переключатель «Сеть» положение «ВКЛ». Дать прогреться мин.

3. Переключателем «Высок» включить питание счётчика и подать на него рабочее напряжение. При закрытом свинцовом домике определить фон установки (число импульсов) за100с. Для этого кнопкой «пуск», расположенной под счётчиком импульсов, запустить счётчик и секундомер. По окончании счёта кнопками «стоп» и «сброс» остановить работу счётчика и обнулить показания прибора. Произвести измерения фона 3 раза, в качестве взять среднее значение.

4. Поместить в свинцовый домик кювету с солью. Измерить число импульсов N*, регистрируемых счётчиком, за100с. Определить:.

5. Снять зависимость числа импульсов , регистрируемых счётчиком, за100с, от толщины поглощающего слоя различных материалов. Для этого между источником и счётчиком помещать необходимое количество пластин поглотителя. РассчитатьN:. Результаты всех измерений занести в таблицу 9.1.

Таблица 9.1

Вр. изм t, с

Фон NФ

N0*

N0 = =N0*-NФ

Материал погло-тителя

х, см

N*

N = =N*-NФ

100

БУМАГА

ЛАТУНЬ

АЛЛЮ-МИНИЙ

6. Построить кривую поглощения для каждого материала. По кривой поглощения определить толщину слоя половинного ослабленияи максимальную длину пробега-частиц. По формуле (5.26) рассчитать линейный коэффициент поглощения. Результаты занести в таблицу 9.2.

Таблица 9.2

Материал поглотителя	х1/2, см)
БУМАГА
ЛАТУНЬ
АЛЛЮМИНИЙ

6. Построить зависимость . Определить линейный коэффициент поглощенияпо тангенсу угла наклона этой зависимости к оси абсцисс. Результаты занести в таблицу 9.2.

7. Сравнить значения , полученные по выражению (5.26) и по тангенсу угла наклона зависимости.

Контрольные вопросы

1. В чем сущность протонно-нейтронной модели ядра?

2. Что такое радиоактивность? Какие существуют виды радиоактивности?

3. Сформулируйте закон радиоактивного распада и его константы. Какова связь между константами радиоактивного распада?

4. Что такое изотопы?

5. Какие виды радиоактивного излучения Вы знаете? Какова их природа?

6. Назовите процессы, влияющие на механизм поглощения β-частиц веществом.

7. Как проходит через поглотитель β-излучение с непрерывным спектром?

8. Сформулируйте закон поглощения радиоактивного излучения.

9. От чего зависит линейный коэффициент поглощения материала? Как его можно определить?

10. Что называется слоем половинного ослабления и максимальной длиной пробега β-частиц? От чего они зависят? Как определяются эти величины ?

Литература

[1, § 82]; [2, § 66–70]; [4, § 70 – 72]; [5, гл. XXI, § 1–5, 7]; [6, § 251, 252, 255 – 259].