Петербургский государственный университет

путей сообщения

Кафедра физики

лаборатория оптики и физики атома.

Лабораторная работа по физике №23

«Определение активности бета-препарата

и граничной энергии бета-спектра»

Выполнил ст. гр.ИС-210

Скребцов М.А.

Проверил ______________

Санкт-Петербург

2003г.

Цель работы:

Определение активности и граничной энергии бета-препарата.

Краткое теоретическое обоснование:

Бета-распад представляет собой превращение радиоактивных ядер, сопровождающееся излучением электронов или позитронов. Бета-распад с испусканием электронов называют-распадом, а с испусканием позитронов - -распадом. В первом случае образуется ядро элемента, имеющего порядковый номер на единицу больше; во втором – на единицу меньше.

При -распаде одновременно с электроном из ядра вылетает антинейтрино – нейтральная частица с нулевой массой покоя (). При -распаде – нейтрино ().

Примером -распада может служить распад изотопа фосфора:

Бета-распад объясняется превращением нейтрона в протон с образованием электрона и антинейтрино:

При бета-распаде выделяется энергия , которая равна сумме энергий электрона и антинейтрино.

Энергетический спектр электронов :

N

E, МэВ

0

Максимальная энергия называется граничной энергией бета-спектра. От нее зависит проникающая способность бета-излучений.

Зависимость числа N прошедших через слой вещества электронов от толщины слоя x:

N

0

x

При некоторой толщине электроны полностью поглощаются веществом. Эта толщина называется толщиной слоя полного поглощения. На графике N не падает до 0 из-за того, что счетчик имеет некоторый фон.

Опытным путем была установлена формула:

, где - плотность поглощающей среды.

Формула справедлива для случая>0,8.

Активность препарата – число ядер, распадающихся за 1 секунду.

1 Кюри – активность препарата, в котором происходит расп/с.

С

В

хема установки:

С

+

--

П

Ф

R

Препарат П с помощью фольги Ф укрепляется в центре алюминиевого стаканчика В. Счетчик с располагается так, чтобы полностью перекрывать отверстие в крышке стаканчика. Так как электроны испускаются равномерно во всех направлениях, то можно написать:

, где - число электронов, выходящих из отверстия стаканчика, - число электронов, излучаемых препаратом, R – расстояние от препарата до края отверстия, r – радиус отверстия.

Для определения граничной энергии бета-спектра между стаканчиком с препаратом и счетчиком устанавливается слой алюминия. Меняя толщину слоя, можно подобрать слой полного поглощения. Необходимо тщательно исследовать кривую поглощения около слоя поглощения из-за фона счетчика.

Порядок выполнения работы:

1. Включить прибор, установить необходимое напряжение.

2. Определить фон счетчика. Использовать экран, полностью поглощающий излучение; интервал времени – три минуты. Проделать три раза.

Номер	Время, с	, импульсы	, имп/мин	, имп/мин
1	100	3	1,8	-0,6
2	100	5	3	0,6
3	100	4	2,4	0
Среднее значение – 2,4 имп/мин

3. Определить активность препарата. Измерить число импульсов счетчика за 1 минуту при отсутствии экрана. Проделать три раза. Найти среднее значение за 1 минуту и вычесть фон счетчика. Далее рассчитать и . Выразить активность в микроКюри.

Номер	Время, с	, импульсы	, имп/мин	, имп/мин
1	10	51	306	-8
2	10	51	306	-8
3	10	55	330	16
Среднее значение – 314 имп/мин

Оценить погрешность.

имп/мин

имп/мин имп/мин

имп/мин

имп/мин имп/мин

мК – активность в микроКюри

4. Определить граничную энергию бета-спектра методом поглощения. Интервал времени – 3-5 минут. Построить график, определить по нему . Оценить погрешность .

Номер	х, мм	t, с	N, имп	N, имп/мин
1	2	100	42	25,2
2	2,5	100	17	10,2
3	2,8	100	7	4,2
4	3	100	5	3
5	3,1	100	4	2,4
6	3,2	100	4	2,4

см

=2,72 г/см

МэВ

МэВ

МэВ – граничная энергия