Порядок виконання роботи

1. Встановити величини, що визначають геометрію експерименту r, h, а також та_пов.

2. Підготувати установку до вимірювань. Увімкнути установку за допомогою вимикача «СЕТЬ», дати прогрітися 5 хв.

3. Натиснути кнопку «УСТАНОВКА». На індикаторі повинен з'явитися напис «SET». Виставити бажаний час вимірювання кнопками «+» та «–». Повторним натисненням кнопки «УСТАНОВКА» вимкнути режим встановлення часу вимірювань.

4. Для початку вимірювань натиснути кнопку «ПУСК» і дочекатися закінчення рахунку імпульсів. Для повторного вимірювання з метою «обнулення» результатів попередньо натиснути кнопку «СБРОС».

5. Провести вимірювання рівня фонового випромінювання.

6. Встановити препарат на певну відстань, та провести серію вимірювань кількості частинок, що потрапляють в лічильник.

7. Враховуючи мертвий час лічильника за формулою (4.1.), визначити швидкість лічби фону n_ф та джерела n_d.

8. Визначити активність джерела за формулою: A = (n_d – n_ф)/k.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 8

Визначення верхньої межі -спектра

У цій роботі визначають верхню межу спектра -частинок, що випромінюються під час радіоактивного розпаду, через дослідження залежності інтенсивності пучка цих частинок від товщини поглинача.

Особливості -спектра

Перед виконанням роботи студенти повторюють теоретичний матеріал, що стосується -розпаду та взаємодії -частинок з речовиною. На відміну від a-частинок, енергетичний спектр яких дискретний (див. вступну частину), спектр енергій b-частинок (електронів чи позитронів) є неперервним і займає діапазон енергій від 0 до E_max (рис. 8.1). Це пояснюється тим, що в процесі b-розпаду з ядра вилітають дві частинки ( або ), між якими й розподіляється енергія. У кожному одиничному акті розпаду цей розподіл випадковий. При великій кількості розпадів однакових ядер відбувається статистичне усереднення розподілу енергій. Тому спектр -електронів має вигляд, зображений на рис. 8.1.

Рис. 8.1. Схематичний вигляд типового енергетичного спектру електронів

b-розпаду (b-спектр)

Величину верхньої межі -спектра E_max можна знайти з закону збереження енергії під час акту розпаду за умови, що енергія нейтрино (антинейтрино) прямує до нуля:

, (8.1)

де M_i і M_f – маси материнського та дочірнього ядер, відповідно, m – маса -частинки. Зокрема, -розпад неможливий, якщо . Форма -спектра описується виразом

, (8.2)

де N₀ – повне число -частинок під час розпаду, dN – кількість частинок, що мають енергії в інтервалі від E до E+dE, D – коефіцієнт, що залежить від структури ядра, – функція, яка враховує кулонівські ефекти. b-спектри, що описуються виразом (8.2), називаються дозволеними. Вони найчастіше трапляються і характерні для ядер, у яких під час розпаду не змінюється конфігурація нуклонів. Якщо ж b-спектр не описується (8.2), його називають забороненим. Відхилення спектра від дозволеного свідчить про вплив структури ядра на b-розпад. Якщо забороненим (набагато менше імовірним) є -розпад в основний стан дочірнього ядра, з високою ймовірністю може відбутися дозволений перехід в один зі збуджених станів цього ядра. Часто -розпад одночасно проходить на основний та кілька збуджених рівнів ядра про­дукту. Тоді -спектр є сумою парціальних спектрів з верхніми межами E_max,i.