Министерство 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= N_A

атомов, где N_A - 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 + n_ф.

Здесь n_ф,- 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

=±

t_0,9;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

t_0,9;5= 2,13=2,13*0,164122 = 0,34958

=14,644 ± 0,350 (имп/с)

t_0,9;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

t_0,9;5=2,13*0,630384=1,342717

n=28,184±1,342717 (имп/с)

t_0,9;5=2,13*0,168238=0,358347

n_γ = 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.