Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Рад без практикум правка 16092010.doc
Скачиваний:
122
Добавлен:
29.02.2016
Размер:
4.24 Mб
Скачать

Выполнение работы

1. Подготовьте к работе радиометр (см. работу №3 п.1–5).

2. С помощью пипетки поместите 2–3 капли радиоактив­ного раствора фосфора-32 в алюминиевую чашечку.

3. Высушите пробу. Для этого алюминиевую чашечку с раствором поставьте под инфракрасную лампу в вытяжной шкаф с включенной вентиляцией.

4. Поставьте чашечку с пробой на подставку, поместите в блок детектирования и измерьте число импульсов n1 за 5 мин (i – номер измерения). Рассчитайте скорость счета от радиоактивного источника с фоном: Ni+f = ni+f /5 .

5. Подсчитайте скорость счета от радиоактивного источника: Ni= Ni+fNf .

6. Выньте чашечку с пробой из блока детектирования и по­местите в шкаф для хранения.

7. Через 7 и 14 суток снова произведите аналогичные из­мерения (до уменьшения активности пробы минимум в два раза).

8. Результаты измерений и расчеты занесите в табл. 4.1.

Таблица 4.1. Результаты измерений и расчетов

Номер

изм.

Дата проведения

измерения

(число, месяц,

часы, минуты)

Число импульсов

от радиоактивного источника с фоном ni+f,

имп

Скорость счета от радиоак-тивного источника с фоном

Ni+f,

имп/ мин

Скорость счета фона

Nf,

имп/ мин

Cкорость

счета от радиоак-тивного источника

Ni, имп/мин

Время, прошедшее от начала измерений

t, сут.

1

2

3

9. Постройте график и определите период по­лураспада.

Контрольные вопросы

1. Какими величинами характеризуется каждый радио­активный изотоп?

2. Каков физический смысл постоянной распада?

3. Что называется периодом полураспада?

4. В каких единицах измеряется постоянная распада?

5. В чем измеряется период полураспада?

6. Как связаны между собой постоянная распада и период полураспада?

7. Влияют ли внешние условия на значения периода полу­распада и постоянной распада?

8. Как определяются периоды полураспада долгоживущих изотопов?

9. Как определяется общее содержание калия в пробе?

10. Как определяется содержание радиоактивного калия в пробе?

11. Как определяются периоды полураспада короткоживущих радионуклидов?

Лабораторная работа №5. Определение содержания калия в удобрениях по бета-активности толстослойного образца

В природной среде присутствуют три основных изотопа калия: два стабильных – 39К и 41K (их распространенность составляет соответственно 93,08 и 6,91%), а также один радиоактивный – 40К (0,0118%). Период полураспада 40К равен 1,3∙109 лет, при этом 89% ядер этого изотопа распадаются с испусканием бета-частиц, максимальная энергия которых составляет 1,33 МэВ. Кроме этого у 11% ядер происходит захват орбитального электрона ядром. Наиболее вероятен захват ядром электрона с К-орбитали, находящейся в непосредственной близости к ядру. Поэтому процесс электронного захвата часто называют

К-захватом. При бета-распаде 40К превращается в стабильный изотоп кальция 40Са, при К-захвате образуются возбужденные ядра 40Аг (аргон), переход которых в основное состояние сопровождается испусканием гамма-квантов, энергия которых составляет 1,46 МэВ.

В каждом грамме природного калия содержится 27 Бк 40К. Если принять среднее содержание калия в разных типах почв изменяющимся от 0,33 до 2,64 %, то это значит, что поверхностная активность 40К в пахотном слое почвы составляет (2,7–21,6)·104 Бк/м2 или

0,7–5,8 Ки/км2).

Изотоп 40К – один из основных (по активности) естественных радионуклидов в почвах, растениях и объектах агропромышленного производства. В процессе хозяйственной деятельности человека потоки калия и в том числе 40К в компонентах биосферы увеличиваются. Основным источником поступления калия в биосферу являются калийные удобрения. При средних нормах внесения калийных удобрений 60 кг/га в почву поступает 40К в количестве 1,35·106 Бк/га.

В силу постоянства изотопного состава можно судить о содержании калия в образце по его радиоактивности. Так как содержание 40К в природном калии мало, а его период полураспада велик, то активность образцов, содержащих калий, может быть достоверно измерена только в том случае, если используют большие навески, т. е. проводят измерения методом толстослойных образцов. Применяя этот метод, удельную бета-активность определяют в образцах такой толщины, что ее дальнейшее увеличение не приводит к увеличению выхода из образца бета-частиц.

Скорость счета бета-частиц, испускаемых толстослойным образцом, зависит от удельной активности и не зависит от массы и плотности образца.

Пробег бета-частиц 40К можно вычислить по эмпирической формуле для бета-частиц с Емакс >0,8 МэВ:

Rмакс = 0,54 Емакс – 0,15.

Для изотопа 40К максимальная энергия бета-частиц (Емакс) равна 1,33 МэВ и пробег равен 0,57 г/см2. При плотности порошкообразных образцов около 2 г/см3 слой полного поглощения бета-излучения, например в КС1, будет около 3 мм. Следовательно, слои разной толщины, превышающие 3 мм, будут давать бета-активность, пропорциональную содержанию калия в том случае, если геометрическое расположение образцов относительно счетчика одинаково.

Цель работы: определить содержание калия в удобрениях по его естественной радиоактивности относительным методом.

Материалы и оборудование: радиометр КРВП-3Б, пробы KCl+NaCl с 10-, 20-, 30-, 40- и 53%-ным содержанием калия, удобрения с неизвестным содержанием калия.