МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Физический факультет

Кафедра общей физики

Миняйло Михаил Павлович

ОТЧЕТ

о лабораторной работе

«Статистическая обработка результатов измерений»

Измерительный практикум, 1 курс, группа 0351

Преподаватель измерительного практикума

А. А. Кочеев

« » 2010 г.

Преподаватель компьютерного практикума

Н. А. Витюгова

« » 2010 г.

Новосибирск, 2010 г.

Аннотация. В работе 1.1 происходит ознакомление с методами обработки данных и с представлением результатов измерений. В работе 1.1 для этих целей исследуется распад радиоактивных ядер ²³⁹Pu. Для этого используется образец, содержащий ²³⁹Pu. Данный образец помещается в детектор, откуда и считываются данные компьютером. Вылетающая α-частица попадает в электростатическое поле, передает энергию выхода электрону, находящемуся в мишени, который попадает в ФЭУ. От величины электростатического поля зависит количество α-частиц, попавших в мишень. В ходе работы удалось выяснить активность данного источника α-частиц. В ходе работы был сделана оценка погрешностей. В качестве причин возможных ошибок можно указать наведенную радиоактивность данной установки.

Введение

В данной лабораторной работе исследуется интенсивность изотопного источника – частиц (измеряется количество α-частиц n испускаемых источником за фиксированный промежуток времени Δt). Для этого мы будем использовать установку, представляющую собой соединение компьютера, пересчетного устройства, ФЭУ, сцинтиллятора, образца и блока питания ФЭУ. На ФЭУ с помощью блока питания мы будем изменять напряжение в пределах от 1.5 до 2.5 кВ, а также мы проведем испытание установки без образца-источника частиц. Это позволит нам определить количество событий, не связанных с распадами ядер в образце.

1. Описание эксперимента

Для проведения эксперимента была использована ранее описанная установка (рисунок 1). Поместив образец в детектор, представляющий собой комбинацию сцинтиллятора и ФЭУ (рисунок 2), а также изменяя напряжение на ФЭУ, удалось добиться достаточно точной оценки активности источника частиц. Для оценки вклада событий, не связанных с распадами в источнике частиц, был проведен ряд измерений без источника частиц. При этом также измерялась зависимость количества событий от напряжения электростатического поля в детекторе. Это позволило нам собрать данные, необходимые для точной оценки активности данного источника. Взяв в учет, эти данные мы смогли позволить произвести себе достаточно точную оценку активности данного источника.

Мы провели две серии измерений, чтобы мы смогли оценить параметры экспериментальной установки и учесть их при оценке измеряемой величины. В первой серии мы определили характеристики экспериментальной установки путем оценки показаний установки как без источника, так и с ним.

1. Методика измерений

Для выбора оптимального напряжения в детекторе и оценки систематической погрешности, связанной с шумами, была произведена серия измерений с переменными напряжениями на детекторе. Данные измерения проводились со следующими характеристиками:

• напряжение на детекторе 1.5 — 2.5 кВ(шаг — 0.1 кВ),

• интервал времени счета Δt=200 миллисекунд,

• количество измерений в выборке N=20(на шаг).

Данные характеристики измерений позволяют хорошо определить границы рабочего плато детектора. В данных границах зависимость количества зарегистрированных распадов близка от напряжения близка к линейной, а количество регистрируемых событий, которые не связаны с источником пренебрежимо мало по сравнению с событиями источника.

Определив границы плато, была произведена серия измерений для влияния числа измерений на среднее значение количества событий , среднеквадратичное отклонение. Для этого установка была переведена в режим непосредственного счета, после каждого измерения были прослежены значения среднего количества значений и среднеквадратичного отклонения. В рамках данной серии измерений величина напряжения поля в детекторе была постоянной, а промежуток времени Δt принимал значения 5, 50 и 500 миллисекунд.