МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Физический факультет
Кафедра общей физики
Конфедератова Ксения Александровна
ОТЧЕТ
О лабораторной работе
Статистические закономерности, возникающие при измерениях
Измерительный практикум, 1 курс, группа 0341
Преподаватель измерительного практикума
О.А. Брагин
« » 2010 г.
Преподаватель компьютерного практикума
Н.А. Витюгова
« » 2010 г.
Новосибирск, 2010 г.
Аннотация. Эта работа—это последовательное изучение случайной величины. α‑частица—это ядро атома гелия, образовавшегося при радиоактивном распаде Pu239. Интенсивность α‑частиц—это случайная величина, и для более точного определения случайной величины нужно провести многократное повторение опыта и найти наиболее вероятный закон для определения данной случайной величины.
Введение
Цель работы — ознакомление с методами обработки результатов измерений. Проверка статистических закономерностей. Определение закона распределения для потока α‑частиц, возникающих при радиоактивном распаде.
В данной лабораторной работе исследуется интенсивность (количество частиц n испускаемое в единицу времени) изотопного источника α‑частиц. Число n случайно, так как испускание α‑частиц происходить в результате спонтанного распада ядер Pu239. Случайная величина не имеет какого-то определенного значения. Поэтому будет наблюдаться «разброс» экспериментальных данных. Причем любое из полученных значений не будет являться экспериментальной погрешностью, так как в разное время α-источник находится на разном периоде распада.
Отсюда ясно, что при усреднении результатов измерений случайной величины происходит взаимная компенсация отклонений, и среднее значение дает хорошее приближение к истинному значению. Исчерпывающей характеристикой случайной величины является функция, описывающая вероятность появления того или иного ее значения. Таким образом цель эксперимента со случайной величиной состоит в определении вида вероятностной функции и в расчете численных значений параметров этой функции.
Описание эксперимента
Методика измерений
При радиоактивном распаде изотопа 239Pu испускаются α‑частицы. Радиоактивный источник помещается в детектор, состоящий из сцинтиллятора, фотоэлектронного умножителя(ФЭУ), и пересчетного устройства. Попадая в сцинтиллятор α‑частица вызывает вспышку света, которая выбивает электрон из фото‑катода. Затем лавинообразно увеличивается количество электронов при прохождении ФЭУ и преобразуются в электрический импульс. С ФЭУ импульс тока поступает на пересчетное устройство, сопряженное с компьютером. Пересчетное устройство регистрирует импульс тока выше определенного значения. При низком значении напряжения импульс недостаточно высокий и регистрирующее устройство его не видит, а при высоком напряжении регистрируются не только α‑частицы но и посторонние частицы. При оптимальном напряжении ФЭУ количество регистрируемых импульсов соответствует количеству α-частиц, попавших в сцинтиллятор.
Рисунок 1: Блок схема экспериментальный установки
Описание установки
В работе используется изотопный источник, в котором α‑частицы образуются в результате распада изотопа плутония 239Pu. Источник α‑частиц (Рис.2) представляет собой алюминиевую подложку 1, в углублении которой нанесен слой радиоактивного вещества 2. Активный слой покрыт защитной металлической пленкой 3.
Рисунок 2: Изотопный источник α‑частиц
В качестве первичного преобразователя в установке применен сцинтилляционный детектор(Рисунок3). Он состоит из сцинтиллятора, фотоэлектронного умножителя, источника питания, . Попадая в сцинтиллятор α‑частица вызывает вспышку света которая регистрируется ФЭУ и преобразуются в электрический импульс. На входе пересчетного устройства имеется амплитудный дискриминатор. Он отсекает сигналы с амплитудой меньше определенного значения. Сигналы с амплитудой выше пороговой преобразуются в стандартный импульс и фиксируются счетным устройством. В описании установки видно что счетчик считает не α - частицы, а количество импульсов. Что бы эти величины совпадали нужно предварительно настроить ФЭУ.
Рисунок3: Схема сцинтилляционного детектора. Сц-сцинтиллятор; ИП - высоковольтный источник постоянного тока; R0 - сопротивление делителя напряжения; Rн - нагрузочное сопротивление; счетчик — электронное устройство для фиксации количества импульсов тока с ФЭУ; ФК-фотокатод; Д-динод; А-анод