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

73640. Статистика основных фондов 169 KB
  Основные фонды представляют собой совокупность потребительных стоимостей производственного и непроизводственного назначения, которые функционируют в экономике на протяжении ряда лет и, постепенно изнашиваясь
73641. Статистика национального богатства 112 KB
  Статистика оборотных фондов Понятие и состав оборотных фондов. Показатели объема и структуры оборотных фондов. Показатели использования и динамики материальных оборотных фондов Показатели оборачиваемости оборотных средств. Понятие и состав оборотных фондов Оборотные фонды – важная часть национального богатства страны его наиболее мобильный постоянно возобновляемый элемент.
73642. Память. Типовые структуры и функциональные узлы микросхем памяти 1.32 MB
  Каждый код хранится в отдельном элементе памяти называемом ячейкой памяти. Основная функция любой памяти состоит в выдаче этих кодов на выходы микросхемы по внешнему запросу. Основной параметр памяти ее объем то есть количество кодов которые могут в ней храниться и разрядность этих кодов. Для обозначения количества ячеек памяти используются следующие специальные единицы измерения: 1К это 1024 то есть 210 читается кило или ка примерно равно одной тысяче; 1М это 1048576 то есть 220 читается мега примерно равно одному...
73644. Реформирование и адаптация предприятия к новым условиям хозяйствования 78 KB
  Реформирование и развитие предприятий промышленного комплекса. Проблемы реформирования и адаптации предприятий к новым условиям хозяйствования. Управление предприятием при его реформировании и реабилитации.
73645. Интерфейс ведения журнала кардиологических операций 969 KB
  Компьютеризация медицины идет по самым разным направлениям. На данный момент налицо все технические предпосылки для этого - наличие надежных сетей, серверов, компьютеризированного медицинского инструментария и пр. Большое число медицинских работников активно использует в своей работе самые разнообразные возможности вычислительной техники.