- •5. Элементы физики атомного ядра
- •Газоразрядного счётчика Гейгера-Мюллера
- •Порядок выполнения работы
- •Снятие счётной характеристики счётчика Гейгера-Мюллера
- •Определение мёртвого времени счётчика Гейгера-Мюллера
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •По его β-активности
- •Прохождение через поглотитель β-излучения, имеющего непрерывный энергетический спектр
- •Порядок выполнения работы
- •Библиографический список
- •Оглавоение
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 .
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».
Включить прибор «Арион» и установить переключатель «Сеть» положение «ВКЛ». Дать прогреться мин.
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.
Поместить в свинцовый домик кювету с солью. Измерить число импульсов N*, регистрируемых счётчиком, за100с. Определить:.
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 |
|
|
|
|
| |||||||
|
|
|
|
| ||||||||
|
|
|
|
| ||||||||
|
|
|
|
| ||||||||
|
|
|
|
|
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 |
|
|
|
|
Построить зависимость . Определить линейный коэффициент поглощенияпо тангенсу угла наклона этой зависимости к оси абсцисс. Результаты занести в таблицу 9.2.
Сравнить значения , полученные по выражению (5.26) и по тангенсу угла наклона зависимости.
Контрольные вопросы
В чем сущность протонно-нейтронной модели ядра?
Что такое радиоактивность? Какие существуют виды радиоактивности?
Сформулируйте закон радиоактивного распада и его константы. Какова связь между константами радиоактивного распада?
Что такое изотопы?
Какие виды радиоактивного излучения Вы знаете? Какова их природа?
Назовите процессы, влияющие на механизм поглощения β-частиц веществом.
Как проходит через поглотитель β-излучение с непрерывным спектром?
Сформулируйте закон поглощения радиоактивного излучения.
От чего зависит линейный коэффициент поглощения материала? Как его можно определить?
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].