физика все лабы / 324 / лабраб324
.docМинистерство Путей Сообщения Российской Федерации
Петербургский
Государственный Университет Путей Сообщения
Кафедра физики
Лаборатория ядерной физики.
Лабораторная работа №324
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЧЕТНОЙ УСТАНОВКИ И АКТИВНОСТИ РАДИОАКТИВНОГО ПРЕПАРАТА.
Выполнила студентка
электротехнического
факультета
гр. ИС-210
Степанова А.Ю.
Проверил:
___________________
Санкт-Петербург
2003
Цель: определение эффективности счетной установки и активности радиоактивного препарата.
Одной из основных характеристик препарата, испускающего радиоактивное излучение, является активность, определяемая числом частиц, испускаемых в единицу времени. Так как альфа- или бета-частица испускается в результате распада (превращения) ядра, активность определяется числом распадов в секунду. Распад в секунду используется как единица активности в системе СИ. Часто применяется внесистемная единица активности - Кюри (Ки), равная 3,7* 1010 расп/с. Активность некоторого количества радиоактивного материала связана с его массой и постоянной распада. Если имеется N ядер, то за одну секунду распадется
A=λN=Nln2/T,
где А - активность, λ- постоянная распада, Т - период полураспада. Препарат массой М содержит
N= NA
атомов, где NA - число Авогадро, - молекулярная масса.
При определении активности препарата с помощью счетчика скорость счета (число импульсов в секунду) пропорциональна активности. Коэффициент пропорциональности зависит как от свойств расположения. Величина этого коэффициента определяется в первую очередь следующими факторами:
1. Число частиц, вылетающих из радиоактивного препарата за единицу времени (внешнее излучение), не равно активности препарата. Часть частиц поглощается самим препаратом, часть - подложкой, на которую он нанесен. Известную роль играют и другие процессы, например, отражение частиц от подложки и пр. Практически важно знать именно внешнее излучение Ф, а не полную активность А препарата. В первом приближении можно считать внешнее излучение пропорциональным активности:
Ф =fA.
В паспорте образцового источника радиоактивного излучения указываются активность и внешнее излучение в телесный угол 2 ср. По этим данным легко найти коэффициент f, но для исследуемого препарата его значение может оказаться совсем иным из-за различия в конструкции.
2. В зависимости от взаимного расположения препарата и счетчика, от их размеров и конструкции в счетчик попадает большая или меньшая часть внешнего излучения. Обозначив число частиц, попадающих в счетчик за единицу времени m, можно записать:
m=
3. Не каждая частица, попавшая в счетчик, вызывает в нем разряд. Вероятность того, что попавшая в счетчик частица вызовет разряд , называется эффективностью счетчика. Учитывая все эти факторы, можно считать, что число импульсов, зарегистрированных счетчиком за единицу времени , связано с активностью препарата формулой
fA.
Коэффициент f определяется свойствами радиоактивного препарата. Произведение же остальных двух = к можно назвать эффективностью счетной установки. Этот коэффициент связывает скорость счета с внешним излучением препарата
кФ
При оценке эффективности счетчика η не учитывается возможность "просчета" из-за разрешающего ("мертвого") времени. Разряд в счетчике, вызванный попавшей в него частицей, продолжается некоторое время τ. Другая частица, попавшая в счетчик в это время, не будет сосчитана.
Если m - число частиц, которые должны вызвать разряд в счетчике и быть сосчитанными, то фактически будут сосчитаны только 1 частиц. Обычно, кроме частиц, посылаемых в счетчик исследуемым препаратом, регистрируется еще "фон", создаваемый космическим излучением и др., и полное число импульсов в счетчике за единицу времени
1 + nф.
Здесь nф,- скорость счета фона. После попадания каждой из n частиц счетчик в течение времени τ "не работает" , следовательно, все частицы зарегистрированы не за 1с, а за время (1-nτ)с , и истинная скорость счета частиц, испущенных исследуемым препаратом,
Таблица №1
N опыта |
t,с |
Nф, имп |
, имп/с |
|
|
1 |
50 |
135 |
2,7 |
-0,196 |
0,038416 |
2 |
50 |
116 |
2,32 |
0,184 |
0,033856 |
3 |
50 |
127 |
2,54 |
-0,036 |
0,001296 |
4 |
50 |
133 |
2,66 |
-0,156 |
0,024336 |
5 |
50 |
115 |
2,3 |
0,204 |
0,041616 |
|
|
|
2,504 |
|
0,13952 |
=±
t0,9;5= 2,13=2,13*0,08352 = 0,17
=2,504 ± 0,17 (имп/с)
Таблица №2
|
|
ICO-31 |
|
|
|
|
ICO-8 |
|
|
|
N опыта |
t ,c |
N1 , имп |
имп/с |
|
()2 |
t ,c |
N2 , имп |
, имп/с |
|
()2 |
1 |
50 |
723 |
14,46 |
0,184 |
0,033856 |
50 |
263 |
5,26 |
0,164 |
0,026896 |
2 |
50 |
763 |
15,26 |
-0,616 |
0,379456 |
50 |
265 |
5,3 |
0,124 |
0,015376 |
3 |
50 |
735 |
14,7 |
-0,056 |
0,003136 |
50 |
264 |
5,28 |
0,144 |
0,020736 |
4 |
50 |
718 |
14,36 |
0,284 |
0,080656 |
50 |
281 |
5,62 |
-0,196 |
0,038416 |
5 |
50 |
722 |
14,44 |
0,204 |
0,041616 |
50 |
283 |
5,66 |
-0,236 |
0,055696 |
|
|
|
14,644 |
|
0,53872 |
|
|
5,424 |
|
0,15712 |
t0,9;5= 2,13=2,13*0,164122 = 0,34958
=14,644 ± 0,350 (имп/с)
t0,9;5= 2,13=2,13*0,088634 = 0,188791
= 5,424 ± 0,189 (имп/с)
=2,504 (имп/с)
t ≈ 30 лет
T- период распада, для стронция - 90 он равен 28 лет
I CO-31: = 168*=168*0,475848=79,94239 (расп/с)
=61*0,475848=29,0267 (част/с)
I CO-8: =40*0.475848 =19,0339 (расп/с)
=15* 0,475848=7,137714 (част/с)
16.10.72
Источник |
Внешнее излучение в телесный угол 2π ср. Ф, част/с |
Активность А, расп/с |
Период полураспада Т, лет |
I CO-31 |
61 |
168 |
28 |
I CO-8 |
15 |
40 |
28 |
= 4,0667
= = = - 0,0246 (c)
В результате расчета разрешающее время счетчика оказалось отрицательным, и это сделало затруднительными все последующие вычисления.
N опыта |
t ,c |
N, имп |
n, имп/с |
Δn |
(Δn)2 |
t ,c |
Nγ , имп |
nγ , имп/с |
Δnγ |
(Δnγ)2 |
1 |
50 |
1236 |
24,72 |
-0,168 |
0,028224 |
50 |
204 |
4,08 |
0,052 |
0,002704 |
2 |
50 |
1233 |
24,66 |
-0,108 |
0,011664 |
50 |
208 |
4,16 |
-0,028 |
0,000784 |
3 |
50 |
1242 |
24,84 |
-0,288 |
0,082944 |
50 |
209 |
4,18 |
-0,048 |
0,002304 |
4 |
50 |
1203 |
24,06 |
0,492 |
0,242064 |
50 |
195 |
3,9 |
0,232 |
0,053824 |
5 |
50 |
1224 |
24,48 |
0,072 |
0,005184 |
50 |
217 |
4,34 |
-0,208 |
0,043264 |
|
|
|
24,552 |
|
0,37008 |
|
|
4,132 |
|
0,10288 |
t0,9;5=2,13*0,630384=1,342717
n=28,184±1,342717 (имп/с)
t0,9;5=2,13*0,168238=0,358347
nγ = 3,892±0,358347 (имп/с)
Вывод:
в данной работе были сняты измерения для определения эффективности счетной установки, разрешающего времени счетчика и активности бета-радиактивного препарата.
Но получение в результате расчетов отрицательного разрешающего времени счетчика препятствовало дальнейшим расчетам.