14695

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ α-ЧАСТИЦ ПО ВЕЛИЧИНЕ ИХ ПРОБЕГА В ВОЗДУХЕ

Лабораторная работа

Физика

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №22 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ αЧАСТИЦ ПО ВЕЛИЧИНЕ ИХ ПРОБЕГА В ВОЗДУХЕ Ядра некоторых изотопов как естественных так и искусственных могут самопроизвольно превращаться в другие ядра. Такие превращения ядер называют радиоактивным распадом. При испу...

Русский

2013-06-09

53 KB

2 чел.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №22

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ α-ЧАСТИЦ

ПО ВЕЛИЧИНЕ ИХ ПРОБЕГА В ВОЗДУХЕ

Ядра некоторых изотопов, как естественных, так и искусственных, могут самопроизвольно превращаться в другие ядра. Такие превращения ядер называют радиоактивным распадом.

При испускании α-частиц (ядер атома гелия) ядро теряет два протона и два нейтрона. Поэтому у получившегося (дочернего) ядра V1 по сравнению с исходным (материнским) ядром X  массовое число А меньше на четыре, а порядковый номер Z – на два. В соответствие со сказанным, схема α-распада имеет вид:

.

Энергия а - частиц, возникающих при ядер, лежит обычно в пределах от 4 до 8 МэВ (максимум 10,5 МэВ, минимум 1,8 МэВ). При этом имеется тенденция к уменьшению периода полураспада с увеличением энергии α-частиц.

Вообще говоря, ядра одного и того же изотопа могут испускать α-частицы с несколькими строго определёнными значениями энергии. Иначе говоря, α-частицы обладают дискретным энергетическим спектром. Если при α-распаде дочернее ядро получается сразу в основном состоянии, то α-частица при этом испускается с наибольшей возможной энергией. Если же дочернее ядро получается в одном из возможных состояний, то энергия α-частицы оказывается меньше, но дочернее ядро испускает затем γ-кванты.

При прохождении α-частиц через вещество (например, воздух) происходит ионизация молекул (атомов) вещества. При этом α-частицы, двигаясь практически прямолинейно, теряют при столкновениях с молекулами вещества свою энергию и могут потерять её всю при прохождении достаточно толстых слоев вещества.

Число, пар ионов образованных, частицей на единицу длины пути, называется удельной ионизацией. Зная удельную ионизацию и энергию, теряемую α-частицей при образовании пары ионов, легко и потери энергии частицей на единице длины пути ∆Е/∆Х – так называемые удельные ионизационные потери энергии. Согласно формуле Бора

    (2)

где е - заряд электрона, n0 – концентрация электронов в веществе, m - масса электрона;  - скорость α-частицы и ν -средняя частота обращения электронов в атомах данного вещества.

Из последней формулы видно, что при увеличении толщины X слоя вещества удельные ионизационные потери ∆Е/∆Х растут, т.к. падает скорость υ α-частицы.

Однако при малых υ формула Бора не описывает реальную зависимость потерь ∆Е/∆Х от X, т.к. характер взаимодействия α-частиц с веществом в этом случае меняется:

Начинают играть роль процессы перезарядки α-частицы, т.е. Процессы, в которых α-частица захватывает электроны атомов среды вещества и может становиться атомом или однозарядным ионом гелия. Перезарядка α-частиц объясняет резкий спад величины удельных ионизационных потерь в конце пробега α-частиц (рис. 1). 

Энергию, которую имела частица в тот момент, когда она влетала в слой данного вещества, можно найти, если α-частица полностью остановилась в этом слое. Для α-частиц длина пробега R в воздухе при нормальных условиях в зависимости от начальной энергии Е может быть найдена по формуле:

R = 0,32E3/2 ,          (2)

где R выражено в см, а Е в МЭВ.

Практическая часть

Включить прибор в режим счёта, удаляя, α-источник от сцинтиллятора. Провести измерения счёта N частиц с расстояния г = 0 через 1 мм до значения счёта, соответствующего фону. Затем выполнить те же измерения в обратном порядке.

  1.  Определить среднее значение .
  2.  Освободить данные от фона: .
  3.  Построить, график зависимости  и определить пробег R из условия .
  4.  По формуле (2) найти максимальную энергию Е α-частиц.
  5.  Оценить ошибки определения максимальной энергии Е α-частиц.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

  1.  Широков, Ю.М., Юдин, Н.Л. Ядерная физика. М., 1980.
  2.  Сивухин, Д.В. Общий курс физики. М., 1990. Т.5, часть 2.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

36218. Имитация Марковских процессов с непрерывным временем и дискретными состояниями. Планирование машинных экспериментов при имитационном моделировании 91.5 KB
  Например пусть 1 время через которое должен произойти переход в состояние Sj1 а 2 время через которое должен произойти переход в состояние Sj2. Обозначим Т время в течении которого будем наблюдать имитируемый процесс время прогона. Для тех дуг что i = k0 сформировать с помощью датчика случайных чисел k0 j время ожидания перехода Sk0 Sj. Определить время пребывания в состоянии Sk0 через какое время будет реальный переход в новое состояние.
36219. Классификация моделей оптимального синтеза. Методы релаксации в непрерывной оптимизации, условия сходимости. Алгоритмы градиентного метода и методов сопряжённых градиентов 119 KB
  Задача линейного программирования ЛП функции критериев qkx и ограничений fix линейны; если хотя бы одна из этих функций нелинейна то имеем задачу нелинейного программирования НЛП. Задача выпуклого программирования функции критериев qkx и ограничений fix выпуклые. Задача линейного целочисленного программирования функции критериев qkx и ограничений fix линейны контролируемые входные переменные хj целые числа. Оценка приращения функции Лемма 6.
36220. Теоретические основы линейного программирования. Симплекс-метод. Метод искусственного базиса 93.5 KB
  Канонической формой задачи ЛП называется такая ее запись при которой 1 целевая функция должна быть минимизирована; 2 все искомые переменные должны быть неотрицательны; 3 все ограничения кроме неотрицательности переменных имеют вид равенства. Оптимальные значения переменных от такой замены не изменятся. 2 Если в исходной задаче на какойто параметр хj не наложено условие неотрицательности то можно сделать замену переменных положив где новые переменные удовлетворяющие условию неотрицательности. 3 Преобразование неравенств в...
36221. Очередь. Работа с динамической очередью 246 KB
  Например: Работа с очередью Для создания очереди и работы с ней необходимо иметь как минимум два указателя: на начало очереди возьмем идентификатор BegQ; на конец очереди возьмем идентификатор EndQ. Установка указателей BegQ и EndQ на созданный первый элемент: Удаление элемента очереди 1. Перестановка указателя начала очереди BegQ на следующий элемент используя значение поля Link которое хранится в первом элементе. После этого освобождается память начального...
36222. Парадигмы программирования. Правила структурного программирования 37.5 KB
  Создавались вполне работоспособные программы. Это можно объяснить только тем что программы в те времена были в основном простые работала над каждой группа не больше чем 10 человек а чаще всего вообще только программист. Он же потом осуществлял сопровождение программы и перенос в случае необходимости на другие аппаратные платформы...
36223. Понятия класса, объекта 25 KB
  Одним из самых главных понятий языка С является понятие класса с1аss. Понятие класса напоминает понятие записи в языке PSCL. По умолчанию все элементы класса приватные поэтому ключевое слово рrivаte можно опустить.
36224. Инкапсуляция. Вызов функций – членов класса 24.5 KB
  Вызов функций членов класса. В объектноориентированном программировании данные и функции их обрабатывающие могут быть объединены вместе в рамках одного класса как бы помещены в 1 капсулу что и является инкапсуляцией. Обычно данные класса объявляются рrivte и работа с ними возможна только методами данного класса. можно вызывать их за пределами класса.
36225. Конструкторы и деструкторы. Функции в языке С++ 29 KB
  Функции в языке С В С самостоятельные программные модули называются функциями. При описании функции должен быть указан тип возвращаемого значения он указывается перед именем функции. Но функции должны быть описаны до того когда они будут вызваны другими функциями. Вызов функции fx y передаётся адрес fxy передаются сами переменные Если return есть в теле функции то заканчивается выполнение функции а потом возврат.
36226. Программно-логическая модель микропроцессора 35.5 KB
  Программнологическая модель микропроцессора. Программная модель микропроцессораидет речь про регистрывопрос 14 На современном компьютерном рынке наблюдается большое разнообразие различных типов компьютеров. Логическая структура микропроцессора Логическая структура микропроцессора т. Именно структура задает состав логических блоков микропроцессора и то как эти блоки должны быть связаны между собой чтобы полностью отвечать архитектурным требованиям.