3. Порядок выполнения работы и обработки результатов измерений

3.1 Задание: Построить эмпирическую функцию ослабления бета-излучения. Определить граничное значение бета-спектра методом ослабления потока бета-излучения тремя рассмотренными методиками: методикой полного поглощения (максимального пробега); методикой 2ⁿ кратного ослабления потока с n=1, 2, 3; методикой коэффициента ослабления веществом потока излучения.

3.2 Описание экспериментальной установки

Экспериментальная установка состоит из источника бета-излучения, набора фольг из алюминия и меди заданных толщин, торцевого счетчика Гейгера, являющегося детектором бета–частиц, импульсы тока от которого при попадании в него бета–частиц поступают в регистрирующее устройство, содержащее счетчик импульсов и таймер (рис. 2).

3.3 Проведение измерений

Включить регистрирующее устройство. Через пять минут, согласовав с преподавателем время измерений, пять раз измерить значения интенсивности фона при условии, что число зарегистрированных в каждом измерении импульсов должно быть не менее 150. Определить среднее значение интенсивности фона и его среднеквадратическую погрешность по формулам (4), (5).

Установить в держатель источник бета-излучения при заданной геометрии. Провести измерения потока бета-частиц по 1 минуте каждое при толщинах поглотителей из алюминия d=0; 0,5; 0,7; 0,9; 1,5 мм. По полученным данным оценить слои половинного и четырехкратного ослабления потока бета–частиц. Затем оценить возможное значение E_max и R_max. На основе этих значений выбрать оптимальные значения толщины фольг алюминиевого поглотителя по таблице 1 Приложения.

Затем, убрав поглотители, провести последовательно измерения потока излучения J при 15 значениях толщин поглотителя, начиная с и до значений , при которых , и, кроме того, увеличив на два слоя сверх , выполнить два контрольных измерения , . Эти два последние измерения позволят доказать, что . Результаты измерений занесите в таблицу:

N	d мм
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

На основе полученных данных постройте два графика зависимостей: и . Из графика зависимости и формул (5) определите максимальный пробег и границы его разброса (с или ), как показано на рис.3. Рассчитайте поправку на поглощение во входном окне детектора и в слое воздуха по формуле (6), и значение , и соответственно его интервал неопределенности . По графику рис. 1, таблица 3. Приложения и по формулам (2), (3) найдите значение и интервал погрешности .

Затем по графику зависимости определите значения толщин поглотителя , , , ослабляющих поток бета–частиц соответственно в 2, 4 и 8 раз. Используя эти экспериментальные значения, определите значения с помощью рис.2, рис.3, рис.4 и таблицы 3 Приложения.

Далее в соответствие с третьей методикой определите значения коэффициентов ослабления и . Для этого в интервале значений выберите две точки , на графике , а далее по формуле (9) рассчитайте значения коэффициентов и с помощью таблицы 3 и рис.6 Приложения определите значения .

Результаты всех расчетов внесите в отчет. Сравните значения , полученными тремя методиками.

По таблицам 4 и 5 Приложения определите, какому бета-радионуклиду соответствует полученное значение . Определите разность масс в атомных единицах массы между материнским и дочерним атомами, среднюю энергию бета–частиц и сравните со значением из таблицы 4. Оцените среднюю энергию нейтрино.

Сравните полученные значения величин , , , для поглотителей из алюминия и меди и сравните их при данном с ожидаемыми из эмпирических соотношений.

Получите ожидаемые значения в поглотителях из железа и свинца, используя формулу (3) и полученное экспериментальное значение для алюминия. Сравните эти значения с приведенными в таблице 2 Приложения. Объясните зависимость от характеристик вещества поглотителя.

Оцените величину пути бета–частицы в поглотителе, при котором направления движения (импульсов) бета–частиц становятся равновероятным. Сравните это значение с слоем половинного и полного поглощения .

Оцените значения ионизационных потерь энергии бета–частиц для и в алюминии и меди, используя рис. 7 и формулы Приложения.

Оцените критическую энергию, радиационную длину , длину свободного пробега в каждом из поглотителей и сравните их с .

Оцените вклад радиационных потерь энергии бета–частиц для полученных значений и .

Рассчитайте наиболее вероятное значение энергии спектра тормозного излучения, и выход тормозного излучения, используя формулы Приложения и оцените по графикам рис.9 и таблице 8 средние значения для ²⁰⁴Tl и ⁹⁰Sr.

Сформулируйте выводы.