Отчет по лабе №1
.pdfСПбГПУ Факультет физики и нанотехнологий
Отчет по лабораторной работе № 1:
«Исследование статистических закономерностей регистрации отдельных частиц бета излучения»
Выполняли:
Саенко Владислав, Сурнин Иван
Преподаватель: Леонов Николай Николаевич
2012
I.Теоретическая часть и особенности эксперимента
Стронций, как радиоактивный элемент с периодом полураспада 28,8 лет, испытывает β— распад, в результате чего образуется радиоактивный 90Y, который в свою очередь также распадается до стабильного 90Zr. Образующиеся электроны долетают до детектора, который отсчитывает частицы. Число зарегистрированных импульсов N в случае исправного радиометра за определенный промежуток времени распределено по закону Пуассона, при больших <N> распределение близко к Гауссовому.
II.Проверка исправности радиометра
Таблица 1. Проверка исправности радиометра.
Источник излучения номер 2, тип излучателя 90Sr, активность 590 Бк, мощность 590 бетачастиц/сек.
Данные |
Измеренн |
Среднее |
Отклонения i- |
Оценка |
|
Cредняя |
Погрешность |
|
Отно |
||||||
серии: |
ое число |
число |
тых измерений |
дисперсии |
|
скорость |
средней |
|
шение |
||||||
Источник |
импульсов |
импульсов |
от среднего |
числа |
|
счета |
скорости |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
(9-я риска |
Ni, имп |
Nср= |
|
, |
, |
импульсов |
|
радиометра |
счета |
|
|
|
|
|
|
от |
|
|
имп |
|
|
|
nср=NΣ/tΣ, |
1/2 |
|
|
|
|
|
||
|
имп |
|
|
, |
(nср/tΣ) , |
|
|
|
|
|
|||||
красной)= |
|
|
имп2 |
имп/с |
имп/с |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
6 см, k=5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
to=1 с |
39, 54, 39, |
45,8 |
|
6,8; 8,2; 6,8; 6,2; |
380,25 |
|
45,8 |
3,027 |
|
1,212 |
|||||
|
52, 45 |
|
0,8 |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
to=3 с |
127, 140, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
150, 144, |
141 |
|
14; 1; 9; 3; 3 |
4032,25 |
|
47 |
1,770 |
|
1,179 |
|||||
|
144 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tо=10 c |
436, 425, |
|
|
|
14,4; 25,4; 41,6; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
492, 452, |
450,4 |
47524 |
|
45,04 |
0,949 |
|
1,960 |
|||||||
|
1,6; 3,4 |
|
|
||||||||||||
|
447 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
to=30 c |
1349, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1360, |
1339,4 |
9,6; 20,6; 31,4; |
442092,01 |
|
44,647 |
0,545 |
|
1,219 |
||||||
|
1308, |
44,6; 43,4 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1384, 1296 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Измерения для фона показали, что среднее значение скорости счета nср=1,2 имп/с, что вполне соответствует нормальному уровню радиации фона.
По результатам проверки исправности радиометра можно убедиться, что:
1)величина средней скорости счета не зависит от времени измерения;
2)максимальное отклонение i-го измерения от среднего в серии увеличивается с увеличением Nср;
3)для любого времени экспозиции разброс числа импульсов заключен в интервале
(это видно из последнего столбцы таблицы);
4)оценка дисперсии увеличивается при увеличении Nср;
5)погрешность средней скорости счета уменьшается при увеличении суммарного времени экспозиции.
Проверка исправности радиометра № 2, состоящего из источника высокого напряжения БВ-2-2, детектора – счетчик Гейгера-Мюллера, помещенного для уменьшения фона в свинцовый домик типа ДС, и пересчетного прибора ПСО2-4, проводилась с использованием ионизирующего излучения номер 2, тип излучателя 90Sr , активность 590 Бк, мощность 590 бета-частиц/сек, при рабочем напряжении 1570 вольт. Средняя скорость при измерениях с источником равна 45,62 имп/сек, средняя скорость счета фона равна 1,2 имп/сек.
Анализ полученных данных показал, что радиометр исправен.
III.Эксперимент и полученные результаты
Эксперимент проводился следующим образом. Сначала определялось количество импульсов, которые зафиксирует радиометр за 3 секунды. Всего таких измерений проведено 50. После окончания серии время изменено на 30 секунд и проведены аналогичные измерения, всего 50. Результаты были занесены в таблицу и далее анализировались.
Таблица 2. Исследование флуктуаций числа зарегистрированных импульсов и флуктуаций скорости счета радиометра.
Номер |
|
Измерения с источником |
|
|
Измерения фона |
|
|||
измере |
tо=3 с |
|
tо=30 с |
|
tо=3 с |
|
tо=30 с |
|
|
ния, i |
j=1 |
|
j=2 |
|
j=3 |
|
j=4 |
|
|
|
Ni, имп |
ni, имп/с |
Ni, имп |
|
ni, имп/с |
Ni, имп |
ni, имп/с |
Ni, имп |
ni, имп/с |
1 |
136 |
45,333 |
1274 |
|
42,47 |
5 |
1,667 |
38 |
1,267 |
2 |
118 |
39,333 |
1246 |
|
41,53 |
6 |
2,000 |
36 |
1,200 |
3 |
131 |
43,667 |
1255 |
|
41,83 |
3 |
1,000 |
34 |
1,133 |
4 |
123 |
41,000 |
1264 |
|
42,13 |
2 |
0,667 |
36 |
1,200 |
5 |
142 |
47,333 |
1243 |
|
41,43 |
4 |
1,333 |
36 |
1,200 |
6 |
102 |
34,000 |
1266 |
|
42,20 |
4 |
1,333 |
38 |
1,267 |
7 |
133 |
44,333 |
1327 |
|
44,23 |
5 |
1,667 |
37 |
1,233 |
8 |
125 |
41,667 |
1266 |
|
42,20 |
3 |
1,000 |
35 |
1,167 |
9 |
130 |
43,333 |
1323 |
|
44,10 |
2 |
0,667 |
34 |
1,133 |
10 |
116 |
38,667 |
1309 |
|
43,63 |
3 |
1,000 |
35 |
1,167 |
11 |
125 |
41,667 |
1272 |
|
42,40 |
4 |
1,333 |
42 |
1,400 |
12 |
121 |
40,333 |
1378 |
|
45,93 |
4 |
1,333 |
38 |
1,267 |
13 |
129 |
43,000 |
1362 |
|
45,40 |
4 |
1,333 |
33 |
1,100 |
14 |
128 |
42,667 |
1306 |
|
43,53 |
3 |
1,000 |
40 |
1,333 |
15 |
121 |
40,333 |
1368 |
|
45,60 |
2 |
0,667 |
37 |
1,233 |
16 |
128 |
42,667 |
1345 |
|
44,83 |
3 |
1,000 |
34 |
1,133 |
17 |
120 |
40,000 |
1342 |
|
44,73 |
2 |
0,667 |
34 |
1,133 |
18 |
128 |
42,667 |
1294 |
|
43,13 |
4 |
1,333 |
38 |
1,267 |
19 |
128 |
42,667 |
1321 |
|
44,03 |
4 |
1,333 |
42 |
1,400 |
20 |
126 |
42,000 |
1364 |
|
45,47 |
3 |
1,000 |
36 |
1,200 |
21 |
130 |
43,333 |
1248 |
|
41,60 |
5 |
1,667 |
35 |
1,167 |
22 |
126 |
42,000 |
1375 |
|
45,83 |
2 |
0,667 |
35 |
1,167 |
23 |
129 |
43,000 |
1316 |
|
43,87 |
3 |
1,000 |
43 |
1,433 |
24 |
115 |
38,333 |
1298 |
|
43,27 |
6 |
2,000 |
39 |
1,300 |
25 |
112 |
37,333 |
1315 |
|
43,83 |
3 |
1,000 |
38 |
1,267 |
26 |
124 |
41,333 |
1344 |
|
44,80 |
3 |
1,000 |
33 |
1,100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
27 |
126 |
42,000 |
1246 |
41,53 |
4 |
1,333 |
36 |
1,200 |
28 |
119 |
39,667 |
1323 |
44,10 |
4 |
1,333 |
33 |
1,100 |
29 |
134 |
44,667 |
1284 |
42,80 |
5 |
1,667 |
35 |
1,167 |
30 |
125 |
41,667 |
1256 |
41,87 |
4 |
1,333 |
35 |
1,167 |
31 |
136 |
45,333 |
1310 |
43,67 |
3 |
1,000 |
36 |
1,200 |
32 |
134 |
44,667 |
1266 |
42,20 |
2 |
0,667 |
34 |
1,133 |
33 |
137 |
45,667 |
1315 |
43,83 |
3 |
1,000 |
27 |
0,900 |
34 |
124 |
41,333 |
1282 |
42,73 |
5 |
1,667 |
36 |
1,200 |
35 |
114 |
38,000 |
1313 |
43,77 |
4 |
1,333 |
35 |
1,167 |
36 |
114 |
38,000 |
1268 |
42,27 |
5 |
1,667 |
37 |
1,233 |
37 |
127 |
42,333 |
1252 |
41,73 |
3 |
1,000 |
41 |
1,367 |
38 |
116 |
38,667 |
1280 |
42,67 |
4 |
1,333 |
43 |
1,433 |
39 |
142 |
47,333 |
1282 |
42,73 |
4 |
1,333 |
39 |
1,300 |
40 |
119 |
39,667 |
1303 |
43,43 |
2 |
0,667 |
36 |
1,200 |
41 |
138 |
46,000 |
1317 |
43,90 |
4 |
1,333 |
37 |
1,233 |
42 |
114 |
38,000 |
1245 |
41,50 |
6 |
2,000 |
40 |
1,333 |
43 |
142 |
47,333 |
1321 |
44,03 |
3 |
1,000 |
36 |
1,200 |
44 |
143 |
47,667 |
1275 |
42,50 |
5 |
1,667 |
32 |
1,067 |
45 |
128 |
42,667 |
1249 |
41,63 |
5 |
1,667 |
37 |
1,233 |
46 |
145 |
48,333 |
1284 |
42,80 |
3 |
1,000 |
34 |
1,133 |
47 |
132 |
44,000 |
1302 |
43,40 |
4 |
1,333 |
38 |
1,267 |
48 |
122 |
40,667 |
1316 |
43,87 |
4 |
1,333 |
35 |
1,167 |
49 |
139 |
46,333 |
1280 |
42,67 |
6 |
2,000 |
32 |
1,067 |
50 |
139 |
46,333 |
1314 |
43,80 |
2 |
0,667 |
41 |
1,367 |
|
Nср= |
nср= |
Nср= |
nср= |
Nср= |
nср= |
Nср= |
nср= |
Итогов |
127,1 |
42,367 |
1298,08 |
43,27 |
3,72 |
1,24 |
36,42 |
1,214 |
ые |
ΔNmax= |
Δnmax= |
ΔNmax= |
Δnmax= |
ΔNmax= |
Δnmax= |
ΔNmax= |
nmax= |
|
25,1 |
8,367 |
79,92 |
2,664 |
2,28 |
0,76 |
9,42 |
0,314 |
резуль |
σ2(Ni)= |
σ2(ni)= |
σ2(Ni)= |
σ2(ni)= |
σ2(Ni)= |
σ2(ni)= |
σ2(Ni)= |
σ2(ni)= |
таты |
87,316 |
9,702 |
1385,259 |
1,539 |
1,349 |
0,150 |
9,432 |
0,0105 |
|
σ2т(Ni)= |
σ2т(ni)= |
σ2т(Ni)= |
σ2т(ni)= |
σ2т(Ni)= |
σ2т(ni)= |
σ2т(Ni)= |
σ2т(ni)= |
|
127,1 |
14,122 |
1298,08 |
14,423 |
3,72 |
0,413 |
36,42 |
0,405 |
|
Для оценки степени связи двух серий измерений числа импульсов вычисляют коэффициент |
|||||||||||
|
корреляции |
|
|
|
|
|
, который представлен ниже в таблице 3. |
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Таблица 3. Вычисление коэффициента корреляции. |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
|
12 |
|
13 |
14 |
23 |
24 |
|
34 |
|
||
|
|
|
|
|
||||||||
1 |
|
-0,013 |
|
0,021 |
0,010 |
-0,015 |
-0,007 |
|
0,012 |
|
||
2 |
|
0,028 |
|
-0,039 |
0,003 |
-0,056 |
0,004 |
|
-0,005 |
|
||
3 |
|
-0,010 |
|
-0,005 |
-0,007 |
0,015 |
0,019 |
|
0,010 |
|
||
4 |
|
0,008 |
|
0,013 |
0,001 |
0,028 |
0,003 |
|
0,004 |
|
||
5 |
|
-0,048 |
|
0,008 |
-0,004 |
-0,007 |
0,004 |
|
-0,001 |
|
||
6 |
|
0,047 |
|
-0,013 |
-0,028 |
-0,004 |
-0,009 |
|
0,003 |
|
||
7 |
|
0,010 |
|
0,014 |
0,002 |
0,017 |
0,003 |
|
0,004 |
|
||
8 |
|
0,004 |
|
0,003 |
0,002 |
0,011 |
0,008 |
|
0,006 |
|
||
9 |
|
0,004 |
|
-0,009 |
-0,005 |
-0,020 |
-0,011 |
|
0,024 |
|
||
10 |
|
-0,007 |
|
0,015 |
0,011 |
-0,004 |
-0,003 |
|
0,006 |
|
||
11 |
|
0,003 |
|
-0,001 |
-0,008 |
-0,003 |
-0,026 |
|
0,009 |
|
||
12 |
|
-0,029 |
|
-0,003 |
-0,007 |
0,011 |
0,023 |
|
0,003 |
|
||
13 |
|
0,007 |
|
0,001 |
-0,005 |
0,008 |
-0,039 |
|
-0,005 |
|
||
14 |
|
0,000 |
|
-0,001 |
0,002 |
-0,003 |
0,005 |
|
-0,015 |
|
||
15 |
|
-0,025 |
|
0,020 |
-0,003 |
-0,057 |
0,007 |
|
-0,006 |
|
||
16 |
|
0,002 |
|
-0,001 |
-0,002 |
-0,016 |
-0,020 |
|
0,010 |
|
||
17 |
|
-0,018 |
|
0,023 |
0,012 |
-0,036 |
-0,019 |
|
0,024 |
|
18 |
0,000 |
0,000 |
0,001 |
-0,001 |
-0,001 |
0,003 |
Если наблюдается неравенство |
|||
19 |
0,001 |
0,000 |
0,004 |
0,003 |
0,023 |
0,009 |
|
|
, то можно сделать |
|
|
|
|||||||||
20 |
-0,004 |
0,001 |
0,000 |
-0,022 |
-0,005 |
0,002 |
вывод о независимости этих измерений |
|||
21 |
-0,009 |
0,007 |
-0,003 |
-0,030 |
0,013 |
-0,010 |
||||
при доверительной вероятности, |
||||||||||
22 |
-0,005 |
0,004 |
0,001 |
-0,062 |
-0,020 |
0,014 |
||||
равной 0,95. |
||||||||||
23 |
0,002 |
-0,003 |
0,009 |
-0,006 |
0,021 |
-0,027 |
||||
|
|
|
||||||||
24 |
0,000 |
-0,052 |
-0,022 |
0,000 |
0,000 |
0,034 |
|
|
|
|
25 |
-0,015 |
0,020 |
-0,017 |
-0,006 |
0,005 |
-0,007 |
|
|
|
|
26 |
-0,008 |
0,004 |
0,008 |
-0,016 |
-0,028 |
0,014 |
|
|
|
|
27 |
0,003 |
-0,001 |
0,000 |
-0,007 |
0,004 |
-0,001 |
|
|
|
|
28 |
-0,012 |
-0,004 |
0,020 |
0,003 |
-0,015 |
-0,005 |
|
|
|
|
29 |
-0,006 |
0,017 |
-0,007 |
-0,009 |
0,004 |
-0,010 |
|
|
|
|
30 |
0,005 |
-0,001 |
0,002 |
-0,006 |
0,011 |
-0,002 |
|
|
|
|
31 |
0,006 |
-0,012 |
-0,003 |
-0,004 |
-0,001 |
0,002 |
|
|
|
|
32 |
-0,013 |
-0,022 |
-0,012 |
0,026 |
0,014 |
0,024 |
|
|
|
|
33 |
0,010 |
-0,013 |
-0,066 |
-0,006 |
-0,028 |
0,039 |
|
|
|
|
34 |
0,003 |
-0,007 |
0,001 |
-0,010 |
0,001 |
-0,003 |
|
|
|
|
35 |
-0,011 |
-0,007 |
0,013 |
0,002 |
-0,004 |
-0,002 |
|
|
|
|
36 |
0,023 |
-0,032 |
-0,005 |
-0,018 |
-0,003 |
0,004 |
|
|
|
|
37 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,016 |
-0,038 |
-0,019 |
|
|
|
|
38 |
0,012 |
-0,006 |
-0,052 |
-0,002 |
-0,021 |
0,011 |
|
|
|
|
39 |
-0,014 |
0,008 |
0,027 |
-0,002 |
-0,007 |
0,004 |
|
|
|
|
40 |
-0,002 |
0,026 |
0,002 |
-0,004 |
0,000 |
0,004 |
|
|
|
|
41 |
0,012 |
0,006 |
0,004 |
0,003 |
0,002 |
0,001 |
|
|
|
|
42 |
0,041 |
-0,056 |
-0,033 |
-0,057 |
-0,034 |
0,047 |
|
|
|
|
43 |
0,020 |
-0,020 |
-0,004 |
-0,008 |
-0,002 |
0,002 |
|
|
|
|
44 |
-0,022 |
0,038 |
-0,050 |
-0,014 |
0,018 |
-0,032 |
|
|
|
|
45 |
-0,003 |
0,002 |
0,000 |
-0,030 |
-0,005 |
0,004 |
|
|
|
|
46 |
-0,015 |
-0,024 |
-0,031 |
0,005 |
0,006 |
0,010 |
|
|
|
|
47 |
0,001 |
0,003 |
0,006 |
0,001 |
0,001 |
0,003 |
|
|
|
|
48 |
-0,005 |
-0,003 |
0,005 |
0,002 |
-0,005 |
-0,002 |
|
|
|
|
49 |
-0,013 |
0,051 |
-0,037 |
-0,019 |
0,014 |
-0,058 |
|
|
|
|
50 |
0,011 |
-0,038 |
0,039 |
-0,013 |
0,013 |
-0,045 |
|
|
|
|
< > |
-0,040 |
-0,069 |
-0,225 |
-0,422 |
-0,126 |
0,085 |
|
|
|
Вывод по измерениям:
1) |
величина средней скорости счета не зависит, в пределах погрешностей средней скорости |
|||||
|
счета |
|
|
|
имп/с, как от времени измерения, так и от числа измерений в серии; |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|||
2) |
максимальное отклонение i-го измерения от среднего в серии не превышает |
; |
||||
3) |
отношения |
|
находятся в пределах от 0,6 до 1,67 при доверительной вероятности, равной |
|||
|
0,95 (например: 0,687 для 3 сек, 1,067 для 30 сек.);
4)погрешность средней скорости счета уменьшается при увеличении суммарного времени экспозиции;
5) коэффициенты корреляции находятся в пределах |
|
, за исключением |
|
|
|||
одного измерения ( |
), что позволяет сделать вывод о независимости этих серий. |
IV. Исследование функции плотности вероятности для числа зарегистрированных импульсов (скорости счета) радиометра
Для функции плотности числа импульсов построены гистограммы для излучения источника:
t=3с, начальная точка - Nср=127,1, шаг - |
|
. |
|
|
|
||||||||||||
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
93,28 |
104,55 |
115,83 |
127,10 |
138,37 |
149,65 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.1. Исследование функции плотности вероятности регистрации N импульсов за t0=3 с.
Nср=127,1 |
|
Nср-3 |
|
Nср-2 — |
Nср- — |
Nср — |
Nср+ — |
Nср+2 — |
χ2 |
|||||||||||
имп; =9,3; |
|
— Nср- |
|
|||||||||||||||||
б/м=1; k=50 |
|
2 |
|
Nср- |
Nср |
Nср+ |
Nср+ |
|
Nср+3 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
m2σ |
1 |
7 |
17 |
16 |
9 |
0 |
1,952 |
|||||||||||
|
|
m2T |
1,15 |
6,8 |
17,05 |
17,05 |
6,8 |
1,15 |
||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
t=30c, начальная точка - Nср=1298,08, шаг - |
. |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 1 189,99 1 226,02 1 262,05 1 298,08 1 334,11 1 370,14 1 406,17
Таблица 4.2. Исследование функции плотности вероятности регистрации N импульсов за t0=30 с.
Nср=1298,08 |
Nср-3 — |
Nср-2 — |
Nср- — |
Nср — |
Nср+ — |
Nср+2 — |
|
|
имп; =37,23; |
χ2 |
|||||||
б/м=1; k=50 |
Nср-2 |
Nср- |
Nср |
Nср+ |
Nср+ |
Nср+3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
m2σ |
0 |
9 |
16 |
17 |
6 |
2 |
2,649 |
|
m2T |
1,15 |
6,8 |
17,05 |
17,05 |
6,8 |
1,15 |
||
|
Вывод по гистограммам:
1)Результаты измерений группируются около Nср:
в интервал Nср- ÷ Nср+σ попадает 33 значения (66 %) для t0=3c и столько же для t0=30 c;
в интервал Nср-2 ÷ Nср+2σ попадает 49 измерений (98 %) для t0=3c и 48 измерений (96 %) для t0=30 c;
за пределы интервала Nср-3 ÷ Nср+3σ не выходит ни одного измерения в обоих случаях.
2) Измерения не выходят за пределы |
|
в обоих случаях; |
3)Отношения б/м равны 1 для обоих случаев, это значит, что распределение симметрично;
4)Значение χ2при 5 степенях свободы равны 1,952 для t0=3 c и 2,649 для t0=30 c, что не противоречит гипотезе соответствия полученного экспериментального распределения распределению Гаусса.
Число зарегистрированных радиометром импульсов N является случайной величиной,
подчиняющейся закону Пуассона, который при достаточно больших значениях переходит в нормальный закон со средним примерно равным Nср и стандартным отклонением .
V.Измерение времени регистрации при постоянном количестве импульсов
Вторая часть эксперимента заключалась в том, что мы устанавливали фиксированное количество импульсов и измеряли время их регистрации, после чего вычисляли скорость счета радиометра.
Таблица 5. Исследование флуктуаций времени регистрации заранее установленного числа импульсов и флуктуаций скорости счета радиометра.
Номер |
Измерения с источником |
|
|
|
Измерения фона |
|
|||||
измере |
N=10 имп |
|
N=30 имп |
|
N=10 имп |
|
N=30 имп |
|
|||
ния, i |
j=1 |
|
j=2 |
|
j=3 |
|
j=4 |
|
|||
|
tо, 10-5 с |
ni, имп/с |
tо, 10-5 с |
|
ni, имп/с |
tо, с |
|
ni, имп/с |
tо, с |
|
ni, имп/с |
1 |
1598 |
62,578 |
5942 |
|
50,488 |
4,151 |
|
2,409 |
20,756 |
|
1,445 |
2 |
2207 |
45,310 |
7277 |
|
41,226 |
9,428 |
|
1,061 |
19,058 |
|
1,574 |
3 |
3000 |
33,333 |
8144 |
|
36,837 |
7,088 |
|
1,411 |
23,168 |
|
1,295 |
4 |
2748 |
36,390 |
6352 |
|
47,229 |
7,990 |
|
1,252 |
23,613 |
|
1,271 |
5 |
2334 |
42,845 |
7242 |
|
41,425 |
7,408 |
|
1,350 |
20,953 |
|
1,432 |
6 |
1888 |
52,966 |
5474 |
|
54,805 |
6,940 |
|
1,441 |
21,178 |
|
1,417 |
7 |
3173 |
31,516 |
7578 |
|
39,588 |
7,784 |
|
1,285 |
21,199 |
|
1,415 |
8 |
2931 |
34,118 |
8050 |
|
37,267 |
7,906 |
|
1,265 |
16,065 |
|
1,867 |
9 |
2808 |
35,613 |
7355 |
|
40,789 |
9,243 |
|
1,082 |
19,974 |
|
1,502 |
10 |
2227 |
44,903 |
6080 |
|
49,342 |
5,749 |
|
1,739 |
25,305 |
|
1,186 |
11 |
1665 |
60,060 |
6615 |
|
45,351 |
5,310 |
|
1,883 |
20,732 |
|
1,447 |
12 |
2340 |
42,735 |
7180 |
|
41,783 |
7,545 |
|
1,325 |
18,249 |
|
1,644 |
13 |
3038 |
32,916 |
7000 |
|
42,857 |
8,105 |
|
1,234 |
18,759 |
|
1,599 |
14 |
1850 |
54,054 |
8538 |
|
35,137 |
6,111 |
|
1,636 |
21,257 |
|
1,411 |
15 |
3272 |
30,562 |
5950 |
|
50,420 |
5,451 |
|
1,835 |
17,941 |
|
1,672 |
16 |
1940 |
51,546 |
5283 |
|
56,786 |
6,866 |
|
1,456 |
20,169 |
|
1,487 |
17 |
2086 |
47,939 |
7577 |
|
39,594 |
6,422 |
|
1,557 |
21,564 |
|
1,391 |
18 |
1608 |
62,189 |
4869 |
|
61,614 |
5,247 |
|
1,906 |
21,495 |
|
1,396 |
19 |
1766 |
56,625 |
5218 |
|
57,493 |
10,297 |
|
0,971 |
21,907 |
|
1,369 |
20 |
1547 |
64,641 |
6764 |
|
44,352 |
9,508 |
|
1,052 |
22,514 |
|
1,333 |
21 |
2496 |
40,064 |
5314 |
|
56,455 |
8,806 |
|
1,136 |
20,346 |
|
1,474 |
22 |
2188 |
45,704 |
5994 |
|
50,050 |
6,629 |
|
1,509 |
19,105 |
|
1,570 |
23 |
1728 |
57,870 |
5361 |
|
55,960 |
5,927 |
|
1,687 |
18,795 |
|
1,596 |
24 |
2047 |
48,852 |
7420 |
|
40,431 |
7,335 |
|
1,363 |
26,222 |
|
1,144 |
25 |
1908 |
52,411 |
6185 |
|
48,504 |
6,274 |
|
1,594 |
24,334 |
|
1,233 |
26 |
3367 |
29,700 |
5196 |
|
57,737 |
6,932 |
|
1,443 |
24,165 |
|
1,241 |
27 |
1747 |
57,241 |
5780 |
|
51,903 |
8,838 |
|
1,131 |
22,837 |
|
1,314 |
28 |
1936 |
51,653 |
6158 |
|
48,717 |
6,854 |
|
1,459 |
23,895 |
|
1,255 |
29 |
1664 |
60,096 |
6564 |
|
45,704 |
7,036 |
|
1,421 |
20,122 |
|
1,491 |
30 |
2418 |
41,356 |
6408 |
|
46,816 |
5,154 |
|
1,940 |
16,317 |
|
1,839 |
31 |
1653 |
60,496 |
7387 |
|
40,612 |
6,644 |
|
1,505 |
23,221 |
|
1,292 |
32 |
1879 |
53,220 |
8626 |
|
34,779 |
7,828 |
|
1,277 |
19,213 |
|
1,561 |
33 |
2688 |
37,202 |
5079 |
|
59,067 |
6,790 |
|
1,473 |
21,345 |
|
1,406 |
34 |
1520 |
65,789 |
6557 |
|
45,753 |
7,720 |
|
1,295 |
21,600 |
|
1,389 |
35 |
2017 |
49,579 |
9983 |
|
30,051 |
6,748 |
|
1,482 |
23,613 |
|
1,270 |
36 |
1775 |
56,338 |
6858 |
|
43,745 |
7,345 |
|
1,362 |
19,527 |
|
1,536 |
37 |
2712 |
36,873 |
6021 |
|
49,826 |
6,632 |
|
1,508 |
24,992 |
|
1,200 |
38 |
2255 |
44,346 |
7406 |
|
40,508 |
7,956 |
|
1,257 |
23,719 |
|
1,265 |
39 |
3881 |
25,767 |
6312 |
|
47,529 |
7,600 |
|
1,316 |
21,344 |
|
1,406 |
40 |
3683 |
27,152 |
8933 |
|
33,583 |
6,870 |
|
1,456 |
23,279 |
|
1,289 |
41 |
1984 |
50,403 |
8323 |
|
36,045 |
8,527 |
|
1,173 |
20,928 |
|
1,433 |
42 |
2126 |
47,037 |
5609 |
|
53,485 |
5,579 |
|
1,793 |
20,451 |
|
1,467 |
43 |
2728 |
36,657 |
6747 |
|
44,464 |
9,157 |
|
1,092 |
16,474 |
|
1,821 |
44 |
1199 |
83,403 |
6722 |
|
44,630 |
10,406 |
|
0,961 |
18,004 |
|
1,666 |
45 |
3000 |
33,333 |
8527 |
|
35,182 |
10,336 |
|
0,967 |
20,435 |
|
1,468 |
46 |
1496 |
66,845 |
6711 |
|
44,703 |
7,093 |
|
1,410 |
23,949 |
|
1,253 |
47 |
2870 |
34,843 |
5929 |
50,599 |
6,293 |
1,589 |
23,921 |
1,254 |
48 |
2882 |
34,698 |
5614 |
53,438 |
6,760 |
1,479 |
20,093 |
1,493 |
49 |
2265 |
44,150 |
7915 |
37,903 |
5,728 |
1,746 |
23,039 |
1,302 |
50 |
2224 |
44,964 |
6117 |
49,044 |
6,486 |
1,542 |
22,194 |
1,352 |
|
tср= |
nср= |
tср = |
nср= |
tср = |
nср= |
tср = |
nср= |
Итогов |
0,229 |
46,818 |
0,672 c |
45,832 |
7,257 |
1,430 |
21,267 |
1,429 |
ые |
tmax= |
Δnmax= |
tmax= |
Δnmax= |
tmax= |
Δnmax= |
tmax= |
nmax= |
резуль |
0,159 |
36,585 |
0,326 |
15,782 |
3,150 |
0,979 |
5,202 |
0,439 |
таты |
σ2(ti)= |
σ2(ni)= |
σ2(ti)= |
σ2(ni)= |
σ2(ti)= |
σ2(ni)= |
σ2(ti)= |
σ2(ni)= |
(время |
0,0038 |
150,667 |
0,0130 |
55,951 |
1,984 |
0,081 |
5,592 |
0,028 |
в сек.) |
σ2т(ti)= |
σ2т(ni)= |
σ2т(ti)= |
σ2т(ni)= |
σ2т(ti)= |
σ2т(ni)= |
σ2т(ti)= |
σ2т(ni)= |
|
0,0052 |
191,151 |
0,0151 |
66,336 |
5,267 |
0,190 |
15,076 |
0,066 |
Для проверки правильности заполнения таблицы вычислены значения: nср=N0/tср, ∆nср=∆Nmax/tср.
Таблица 6. Проверка правильности таблицы.
|
Источник+фон |
|
Фон |
||
|
N=10 имп |
N=30 имп |
N=10 имп |
|
N=30 имп |
nср=N0/tср |
43,721 |
44,610 |
1,378 |
|
1,411 |
|
|
|
|
|
|
nср= |
46,818 |
45,832 |
1,430 |
|
1,429 |
|
|
|
|
|
|
Можно увидеть, что значения примерно равны, что говорит о правильности составления таблицы.
|
Для оценки степени связи двух серий измерений числа импульсов вычисляют коэффициент |
||||||||||
|
корреляции |
|
|
|
|
|
, который представлен ниже в таблице 7. |
||||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Таблица 7. Вычисление коэффициента корреляции. |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
|
12 |
|
13 |
14 |
23 |
|
24 |
34 |
|
|
1 |
|
0,016 |
|
0,050 |
0,005 |
0,031 |
|
-0,001 |
0,010 |
|
|
2 |
|
-0,001 |
|
-0,004 |
0,003 |
0,015 |
|
-0,004 |
-0,030 |
|
|
3 |
|
0,029 |
|
-0,003 |
0,020 |
-0,003 |
|
0,003 |
-0,002 |
|
|
4 |
|
-0,005 |
|
0,008 |
0,016 |
-0,003 |
|
0,003 |
0,011 |
|
|
5 |
|
0,001 |
|
0,000 |
0,000 |
0,001 |
|
-0,001 |
0,000 |
|
|
6 |
|
0,014 |
|
0,003 |
0,001 |
0,005 |
|
0,000 |
0,000 |
|
|
7 |
|
0,022 |
|
0,011 |
-0,001 |
0,006 |
|
0,000 |
0,000 |
|
|
8 |
|
0,025 |
|
0,010 |
-0,049 |
0,011 |
|
-0,009 |
-0,021 |
|
|
9 |
|
0,010 |
|
0,024 |
-0,010 |
0,016 |
|
-0,002 |
-0,016 |
|
|
10 |
|
0,001 |
|
0,002 |
-0,004 |
0,012 |
|
0,006 |
-0,039 |
|
|
11 |
|
0,002 |
|
0,028 |
0,005 |
0,003 |
|
-0,001 |
0,007 |
|
|
12 |
|
0,001 |
|
0,000 |
-0,002 |
0,002 |
|
-0,005 |
-0,006 |
|
|
13 |
|
0,006 |
|
0,015 |
-0,027 |
0,003 |
|
-0,004 |
-0,014 |
|
|
14 |
|
-0,023 |
|
0,012 |
0,000 |
-0,026 |
|
0,000 |
0,000 |
|
|
15 |
|
-0,022 |
|
-0,042 |
-0,048 |
0,018 |
|
-0,004 |
0,038 |
|
|
16 |
|
0,015 |
|
0,003 |
0,006 |
0,007 |
|
-0,001 |
0,003 |
|
|
17 |
|
-0,005 |
|
0,004 |
-0,001 |
-0,009 |
|
0,001 |
-0,002 |
|
|
18 |
|
0,037 |
|
0,032 |
-0,002 |
0,047 |
|
0,000 |
-0,003 |
|
|
19 |
|
0,023 |
|
-0,037 |
-0,005 |
-0,058 |
|
0,001 |
0,012 |
|
|
20 |
|
-0,001 |
|
-0,039 |
-0,013 |
0,001 |
|
0,002 |
0,018 |
|
|
21 |
|
-0,009 |
|
0,008 |
-0,003 |
-0,028 |
|
-0,001 |
-0,009 |
|
|
22 |
|
0,002 |
|
0,001 |
0,003 |
0,006 |
|
-0,003 |
0,009 |
|
|
23 |
|
0,022 |
|
0,017 |
0,020 |
0,023 |
|
-0,003 |
0,021 |
|
24 |
-0,005 |
0,000 |
-0,017 |
0,001 |
0,008 |
0,002 |
25 |
0,006 |
0,009 |
-0,017 |
0,007 |
0,004 |
-0,019 |
26 |
-0,048 |
-0,008 |
0,045 |
0,006 |
0,003 |
-0,006 |
27 |
0,015 |
-0,020 |
-0,012 |
-0,019 |
0,002 |
0,016 |
28 |
0,006 |
0,003 |
-0,013 |
0,003 |
0,004 |
-0,007 |
29 |
0,003 |
0,003 |
0,010 |
0,000 |
-0,002 |
0,002 |
30 |
-0,001 |
-0,006 |
-0,009 |
0,008 |
-0,007 |
0,066 |
31 |
-0,012 |
0,009 |
-0,018 |
-0,005 |
0,003 |
-0,008 |
32 |
-0,023 |
-0,005 |
0,012 |
0,014 |
-0,004 |
-0,007 |
33 |
-0,019 |
-0,004 |
0,000 |
0,010 |
0,000 |
0,000 |
34 |
0,004 |
-0,008 |
-0,004 |
-0,001 |
0,000 |
0,001 |
35 |
-0,026 |
0,003 |
-0,009 |
-0,021 |
0,005 |
-0,008 |
36 |
-0,002 |
-0,001 |
0,013 |
0,000 |
-0,003 |
-0,001 |
37 |
-0,009 |
-0,006 |
0,023 |
0,006 |
0,005 |
-0,015 |
38 |
-0,001 |
-0,001 |
-0,001 |
0,006 |
0,004 |
0,011 |
39 |
-0,019 |
0,013 |
0,002 |
-0,002 |
0,000 |
0,000 |
40 |
0,089 |
-0,013 |
0,041 |
-0,011 |
0,004 |
-0,005 |
41 |
-0,014 |
-0,009 |
0,001 |
0,026 |
-0,001 |
-0,003 |
42 |
0,005 |
0,006 |
0,002 |
0,024 |
-0,001 |
0,009 |
43 |
0,000 |
0,020 |
-0,031 |
0,001 |
-0,007 |
-0,058 |
44 |
0,000 |
-0,081 |
0,052 |
0,000 |
-0,005 |
-0,065 |
45 |
0,037 |
0,052 |
-0,009 |
0,070 |
-0,002 |
-0,016 |
46 |
0,000 |
0,003 |
-0,031 |
0,000 |
0,004 |
-0,003 |
47 |
-0,013 |
-0,013 |
0,022 |
0,010 |
0,004 |
-0,016 |
48 |
-0,019 |
-0,007 |
-0,010 |
0,007 |
-0,001 |
0,004 |
49 |
-0,001 |
0,001 |
-0,001 |
-0,023 |
0,003 |
-0,017 |
50 |
0,001 |
0,001 |
-0,001 |
0,006 |
0,001 |
-0,005 |
< > |
0,114 |
0,044 |
-0,046 |
0,201 |
0,000 |
-0,162 |
Если наблюдается неравенство , то можно сделать
вывод о независимости этих измерений при доверительной вероятности, равной 0,95.
Вывод по измерениям:
1)среднее время регистрации в серии tср прямо пропорционально числу заранее обусловленных импульсов N0 от частиц ионизирующего излучения; как следствие, величина средней скорости
счета |
не зависит, в пределах погрешностей от времени измерения; |
2)оценки σ2 и ∆tmax увеличивается при увеличении N0 (для 10 импульсов ∆tmax/ σ=2,59, для 30
имп. – 2,85);
3)коэффициенты корреляции для времени измерения и скорости счета находятся в пределах
,что позволяет сделать вывод о независимости этих серий при
доверительной вероятности 0,95.