Лабораторный практикум / Лаборатория ядерной физики / 103 - Бета-частицы / Васильков

Отчет по работе № 3

“Определение максимальной энергии β-излучения радиоактивных веществ”

студента 13 группы III курса

Василькова Сергея Дмитриевича.

Цели работы:

1. определение максимальной энергии β-частиц методом поглощения

2. изучение зависимости вероятности рассеяния электронов от величины порядкового номера Z мишени

Приборы и экспериментальная установка:

1. источник β-частиц (1), установка для измерения потока β-частиц (β-счетчик (3), выносной блок (4), стабилизатор высокого напряжения (5), пересчетный прибор (6)), фильтры (алюминиевые пластинки) (2).

2. Образцы изучаемых материалов (1), радиоактивный препарат (2).

1. Определение максимальной энергии β-частиц.

Эксперимент заключается в изучении зависимости количества попавших в счетчик электронов за определенный промежуток времени (в данном случае – 10 с) от толщины фильтров. В процессе опыта были проведены 2 серии измерений, в каждой из которых толщина менялась путем последовательного наложения фильтров друг на друга. Результаты измерений приведены в таблице.

толщина фильтров d (мкм)	0	150	300	450	600	750	930	1110	1260	1440	1620	1800
N/10 сек. 1 серия 2 серия Среднее	3906	1745	1192	930	773	637	548	422	325	322	249	206
	3891	1752	1197	919	761	610	533	431	334	328	285	213
	3899	1749	1195	925	767	624	541	427	330	325	267	210
Погрешность	62	42	35	30	28	25	23	21	18	18	16	14

толщина фильтров d (мкм)	1980	2160	2340	2520	2700	2880	3060	3240	3420	3600	3780	3960
N/10 сек. 1 серия 2 серия Среднее	153	129	124	89	73	56	52	46	46	32	42	32
	182	147	111	97	67	60	41	52	40	43	40	38
	168	138	118	93	70	58	47	49	43	38	41	35
Погрешность	13	12	11	10	8	8	7	7	7	6	6	6

По данным таблицы построены нижеследующие графики (в обычном и логарифмическом масштабах по оси N):

Слой половинного поглощения: d_1/2≈100 мкм (по первому графику).

Максимальный пробег β-частиц: R_{β max}≈3300100 мкм (по логарифмическому графику)

ρ_алюм=2,7*10⁶ г/м³ R=89130 мг/см²

Энергия оценивается по толщине, ослабляющей поток в 2³=8 раз:

d_1/8≈900 мкм E≈2,00,2 МэВ

энергия, оцененная по кривой E(R):

E≈1,50,5 МэВ

Рассчитаем максимальную энергию из формулы R=543E-163

E≈1,90,5 МэВ

Поскольку все вычисления энергии были произведены на основе графиков (что, очевидно, не может дать точных значений), полученные результаты можно считать достаточно близкими (по крайней мере, все величины одного порядка).

2. Изучение зависимости рассеяния электронов от Z.

В процессе опыта изучалась зависимость скорости счета электронов, отраженных образцом, от порядкового номера атомов, составляющих вещество.

Та же процедура была проведена с образцами из неизвестного материала для определения Z по известной скорости. Далее приведена таблица с результатами и полученный график:

№	6	1	16	4	14	50	10	42	44
Элемент	С	Al	Fe	Co	Ni	Cu	Mo	W	Pb
N (2-3 измерения)	3132	4521	6943	7192	7501	7507	9331	12499	12873
	3131	4448	7114	7263	7424	7443	9123	12527	12713
Nсреднее (1/Сек.)	3132	4485	7029	7228	7463	7475	9227	12513	12793
Погрешность	56	67	84	85	86	86	96	112	113
Z	6	13	26	27	28	29	42	74	82

Полученная кривая действительно сходна по виду с графиком функции N=BZ^2/3.

При этом коэффициент B получается равным:

B=824 (1/сек)

По этому значению можно найти атомные номера неизвестных материалов:

N (1/сек)	Z	наименование
729885	26	Al:Cu	0,06:0,94
637180	21	???	Cr
10135101	43	???	Sn