Контрольные вопросы

1. Что такое радиоактивность? Какие существуют виды радиоактивности?

2. Какие типы радиоактивного излучения Вы знаете? Какова их природа?

3. Какие Вы знаете методы регистрации радиоактивных излучений?

4. Какое явление лежит в основе работы газоразрядного счётчика?

5. Каково устройство и принцип работы счётчика Гейгера-Мюллера?

6. Вольт-амперная характеристика газового счётчика при работе в различных режимах. На каких участках счётчик работает как ионизационная камера, пропорциональный счётчик, счётчик Гейгера-Мюллера?

7. Что называется коэффициентом газового усиления? Напряжением пробоя?

8. Каковы основные характеристики счетчика Гейгера-Мюллера? От чего они зависят?

9. Что такое мёртвое время счётчика? Как его можно определить?

10. Какие существуют методы гашения самостоятельного разряда в счётчике.

Литература

[1, § 81 – 83]; [2, § 70, 75]; [6, § 105, 106, 255, 261].

Лабораторная работа № 8

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ КАЛИЯ В СОЛЯХ

По его β-активности

Оборудование – прибор «Арион» со свинцовым домиком, набор образцов соли KCIс известным содержанием калия, образец с неизвестным содержанием калия.

Цель работы– исследование-активности солей калия (KCl), определение процентного содержание калия по радиоактивному изотопув исследуемом образце.

-активность калия

В естественной смеси калия имеется три изотопа: ,,. Из них толькоявляется радиоактивным с периодом полураспада1,29·10⁹лет.

При β-распаде калия40наблюдаются следующие процессы:

1. -распад с энергией испускаемых электронов МэВ:

;

2. е-захват с испусканиемγ-квантов с энергиейМэВ:

.

Принципиально возможен также -распад, но он имеет малую вероятность.

Искусственным путем можно получить еще несколько радиоактивных изотопов калия. Например, -радиоактивные изотопы:ис периодами полураспадов1,2с и0,94с соответствен-но,-радиоактивный изотопс периодом полураспада1,52ч.

От того, сколько калия содержит соль, зависит интенсивность излучения. Поэтому по радиоактивности соли можно определить, сколько калия в ней содержится.

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 установке прогреться в течение 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.

4. Поместить в свинцовый домик кювету с солью. Измерить число импульсов N, регистрируемых счётчиком, за100с.Произвести измерения 3 раза, в качестве N взять среднее значение.

5. Определить активность соли А– число импульсов (без фона) за100с, удельную активность солиа, т.е. активность1г образца за100с.

6. Выполнить пункты 4 и 5 настоящего раздела для всех остальных образцов и для образца с неизвестным содержанием калия. Результаты всех измерений и расчётов занести в таблицу.

Фон NФ	Масса соли m, г	Время изме-рения t, с	Концент-рация калия С, %	Число Им-пульсов N	Активность соли (за 100 c) А = N-NФ	Удельная активность (за 100 с) а = А/m	СХ, %
	50	100	0
			Х

7. Построить график зависимости удельной активности соли от концентрации в ней калия: .

8. По полученному графику и удельной активности образца с неизвестным содержанием калия определить концентрацию калия в этом образце .

Контрольные вопросы

1. В чем сущность протонно-нейтронной модели ядра?

2. Что называется энергией связи ядра? Дефектом масс?

3. Что такое радиоактивность? Какие существуют виды радиоактивности?

4. Закон радиоактивного распада и его константы. Связь между константами радиоактивного распада.

5. Что называется активностью вещества? Удельной акивностью?

6. Что такое изотопы?

7. Какие типы радиоактивного излучения Вы знаете? Какова природа каждого типа излучения?

8. Какие ядерные процессы относятся к β-распаду?

9. Как протекает и при каких условиях возможен каждый из видов β-распада? Приведите примеры β-распадов.

10. Какие виды β-распадов претерпевает изотоп калия 40?

11. На какой установке проводятся измерения?

12. Как экспериментально определяется удельная активность?

13. Какова методика определения процентного содержания калия в солях? Почему возможно ее применение?

Литература

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

Лабораторная работа № 9

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОГЛОЩЕНИЯ

-ИЗЛУЧЕНИЯ

Оборудование – прибор “Арион” со свинцовым домиком, источник излучения (сольKCI), различные материалы в виде пластин.

Цель работы– экспериментальное изучение поглощенияβ-излучения в различными материалами.

Взаимодействие β-излучения с веществом

При прохождении через вещество пучок быстрых электронов (позитронов) уменьшает свою интенсивность, что позволяет говорить о поглощении β-частиц. Явления, сопровождающие этот процесс, отличаются большой сложностью. Основное влияние на механизм поглощения оказывают нижеследующие процессы.

Упругое рассеяние электронов ядрами. При прохождении электронов через атом его отклонение вызывается кулоновским взаимодействием с ядром. В силу большого отличия масс взаимодействующих частиц энергией ядра пренебрегают, и рассеяние считают упругим. Интегральное эффективное сечение рассеяния электронов ядрами .

Упругое рассеяние электронов, проходящих через вещество, может быть грубо разделено на четыре класса: однократное рассеяние, кратное рассеяние, многократное рассеяние и диффузия. Если толщина dслоя мала, то происходит только однократное рассеяние. Для большой толщины слоя получается кратное рассеяние, т.е. угол рассеяния обязан нескольким последовательным однократным актам рассеяния. При многократном рассеянии среднее число актов рассеяния достигает30и не меняется при дальнейшем увеличении толщины (полная диффузия).

Рассеяние электронов на электронах.Расчет выражения для эффективного сечения рассеяния электронов на электроне приводит к выводу, что интегральное эффективное сечение. Таким образом, для электронов отношение эффективных сечений. Оба эффекта имеют одинаковое значение в случае водорода (), тогда как для средних ядер рассеяние преимущественно ядерное. Например для золота () только около1% рассеяния обусловлено атомными электронами.

Ионизационные потери энергии. Взаимодействие -частиц с электронами атома приводит к передаче ему некоторой доли энергии, следствием чего является либо вылет электронов за пределы атома (ионизация атома), либо переход электронов в более высокое энергетическое состояние. Это два равновероятных процесса объединяются под общим названием ионизационных потерь энергии.

Потери на излучение.При движении быстрых электронов через поглощающую среду существенную роль играют потери на излучение, возникающие при взаимодействии электронов с кулоновским полем ядер. Примером тормозного излучения является рентгеновское излучение, возникающее при торможении электронов на антикатоде рентгеновской трубки. Потеря энергии заряженной частицы на тормозное излучение называется радиационными потерями.

При больших энергиях электронов первичного пучка преобладают потери энергии на излучение, а при малых энергиях будут преобладать ионизационные потери.