19907

Определение плотности потока бета-излучения с поверхности

Лабораторная работа

Физика

Лабораторная работа № 3. Определение плотности потока бетаизлучения с поверхности. Цель работы: изучить характеристики прибора АНРИ0102€Сосна€ и научиться измерять плотность потока бетаизлучения с поверхности. 1.Теоретическая часть Бетараспадом называ

Русский

2013-08-13

116.34 KB

23 чел.

Лабораторная работа № 3.

Определение плотности потока бета-излучения с поверхности.

Цель работы: изучить характеристики прибора АНРИ-01-02”Сосна” и научиться измерять плотность потока бета-излучения с поверхности.

1.Теоретическая часть

Бета-распадом называется процесс превращения нестабильного ядра в ядро с тем же массовым числом заряд которого отличается от исходного на z=1, сопровождаемый испусканием электрона, позитрона или захватом электрона с оболочки атома. Одновременно ядро испускает нейтрино или антинейтрино.

Известны три вида бета-распада.

  1.    - распад, при котором из ядра вылетает электрон и антинейтрино () и образуется ядро с тем же массовым числом, но с увеличенным на единицу атомным номером (z = +1):

Простейшим примером такого распада является распад свободного нейтрона по схеме:

.

За счет этого процесса рождается электрон внутри ядра.

2. - распад, при котором из ядра вылетают позитрон и нейтрино, а новое ядро имеет атомный номер на единицу меньше (z = -1):

.

По такому механизму может проходить распад протона внутри ядра:

.

3. Электронный захват, при котором ядро захватывает электрон с атомной оболочки и испускает нейтрино:

.

Чаще всего захват происходит с К-оболочки (ближайшей к ядру) и потому процесс называется К-захватом, но он возможен и для других оболочек. При этом внутри ядра один протон превращается в нейтрон:

.

Явление К-захвата сопровождается характеристическим рентгеновским излучением, возникающим, когда освободившееся место на К-оболочке заполняется электронами, находящимися на более высоких уровнях.

У естественных радиоизотопов наблюдается только - распад.

Основные загрязнители территории Республики Беларусь после аварии на ЧАЭС - цезий-137 и стронций-90 - являются -активными и распадаются согласно уравнениям:

,

где: - ядро иттрия.

,

где: - ядро бария в возбужденном состоянии. Возбуждение снимается испусканием гамма-кванта, поэтому цезий-137 является источником бета- и гамма-излучения одновременно.

Период полураспада, т.е. время в течение которого количество имеющихся радиоактивных ядер уменьшается в два раза, для стронция-90 составляет 28,6 года, для цезия-137 – 30,174 года.

Естественный радиоизотоп калий-40 также является -активным и распадается согласно уравнению:

.

Период полураспада калия-40 составляет 1,28∙109 лет.

На исследуемых поверхностях с наибольшей вероятностью могут находится изотопы стронций-90, цезий-137 или калий-40, в результате распада которых образуется поток бета-частиц.

Поток ионизирующих частиц - это отношение числа ионизирующих частиц dN, проходящих через данную поверхность за интервал времени dt, к этому интервалу:

F = dN / dt.

Плотность потока ионизирующих частиц - это отношение потока ионизирующих частиц dF, проникающих в объем элементарной сферы к площади центрального поперечного сечения dS этой сферы:

= dF / dS = d2N / dtdS.

Плотность потока измеряется в частицах на см2 за минуту (1/см2мин или см-2мин-1), а также в частицах на см2 за секунду (1/см2с или см-2с-1)

2. Характеристика приборов

Дозимерт-радиометр бытовой АНРИ-01-02 “СОСНАпредназначен для индивидуального использования населением с целью контроля радиационной обстановки на местности, в жилых и рабочих помещениях, в том числе:

измерения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения;

измерения плотности потока бета-излучения с поверхностей;

оценки объемной активности бета-излучающих радионуклидов в жидких и твердых веществах.

1. Цифровое жидкокристаллическое табло .

2. Выключатель питания.

3. Переключатель режимов работы.

4. Кнопка КОНТР”- контроля работоспособности прибора.

5. Кнопка ПУСК” - включения измерения .

6. Кнопка СТОП” - выключения измерений в режиме работы Т ” .

7. Задняя крышка прибора .

8. Фиксатор задней крышки прибора .

Рисунок 2. Общий вид прибора АНРИ-01-02 “Сосна”.

Прибор РКСБ-104 предназначен для индивидуального использования населением с целью контроля радиационной обстановки на местности, в жилых и рабочих помещениях. Он выполняет функции дозиметра и радиометра и обеспечивает возможность измерения:

мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения;

плотности потока бета-излучения с поверхности;

удельной активности бета-излучающих радионуклидов в веществах;

звуковой сигнализации при превышении порогового значения мощности эквивалентной дозы гамма-излучения, установленного потребителем.

Основные технические данные и характеристики.

1. Диапазон измерений мощности полевой эквивалентной дозы гамма-

излучения - 0.1 - 99.99 мкЗв/ч.

2. Диапазон измерений плотности потока бета-излучения с поверхности - 0.1 -99.99 1/(ссм2) или 6 - 6000 1/(минсм2).

3. Диапазон измерений удельной активности бета-излучающих радионуклидов - 2103 - 2106 Бк/кг или 5.410-8 - 5.410-5 Ки/кг.

4. Диапазон энергии регистрируемых излучений:

бета-излучения - 0.5 - 3.0 МэВ;

гамма-излучения - 0.06 - 1.25 МэВ.

5. Пределы допускаемых значений основной погрешности измерений:

мощности полевой эквивалентной дозы - до 40 %;

плотности потока бета-излучения - до 60 %;

удельной активности - до 60 %.

6. Время измерения:

мощности полевой эквивалентной дозы - 28 или 280 секунд;

плотности потока бета-излучения - 18 или 180 секунд;

удельной активности - 40 или 400 секунд.

Исходные данные: исходная точка измерений: кулер (вентилятор)  компьютера.

3. Ход работы:

3.1 Порядок проведения измерений:

3.2. Измерение плотности потока бетта-излучения с поверхностей с

помощью прибора РКС-107.

Подготовьте прибор к работе :

Переведите переключатель режима работы в положение МДи включите прибор.

Поднесите прибор плоскостью задней крышки к исследуемой поверхности на расстояние 0.5-1 см и кратковременно нажмите кнопку пуск”.

Выполните измерение и запишите показание прибора умноженное на 1000 в таблицу1 в строку N.

Повторите измерения 8 раз и запишите показания прибора умноженные на 1000 в таблицу 1 в строку N.

Откройте заднюю крышку прибора, повернув фиксатор .

Выполните измерение с открытой задней крышкой аналогично п.3. Запишите показания прибора в таблицу 1 в строку N+ .

Результаты измерений заносим в таблицу 1.

Таблица 1 -Результаты измерений

РКС-107                  №п/п

1

2

3

4

5

6

7

8

С крышкой, окно

0,16

0,15

0,15

0,15

0,14

0,1

0,16

0,13

Монитор с защитой

0,15

0,16

0,18

0,16

0,13

0,13

0,15

0,2

Монитор без защиты

0,2

0,25

0,21

0,17

0,13

0,25

0,23

0,25

Статистическая обработка результатов

1.Оценка значимости результатов.

;

где: X 1 - сомнительный результат;

      X2 - результат, который ближе всего к X1 по значению;

      R - размах варьирования - разность между предельными значениями определяемой величины, т.е. максимальным и минимальным значениями.,

Для min значений:

, n=8.

,

.

.

Для max значений:

, n=8.

,

.

.

          2.Среднее значение.

;

где: Хi - каждый значимый результат;

       n - количество значимых результатов.

3. Среднеквадратичное отклонение.

;

где: Хi - каждое измеренное значение; Х - среднее значение; n - число измерений.

,

,

,

4.Дисперсия.

,

где  - каждое измеренное значение;

      - среднее значение;

      - число измерений.

,

,

,

                   5. Соотношение дисперсий двух рядов называется критерием Фишера (F-критерием) и позволяет определить принадлежат ли эти ряды к одной генеральной совокупности.

;

=

=

При Р=0,95,  =8 и =7, F-критерий =3,9.

Т. к. вычисленный  F-критерий больше табличного значения, то можно считать, что оба ряда значений не характеризуют одну и ту же генеральную совокупность.

6.Доверительный интервал.

;

.

=.

7.Погрешность измерений.

,

.

где : t - коэффициент нормированных отклонений ,

       S - стандартное отклонение ,

                   n - число измерений .

8. Загрязненность поверхности бета-излучающими радионуклидами, характеризующуюся величиной плотности потока бета-частиц с поверхности ():

;

где -показание прибора с открытой заднеё крышкой без учёта запятой на табло,импульсов;

     -показание прибора с закрытой заднеё крышкой без учёта запятой на

табло,импульсов;

       -коэффициент счёта прибора;

=0,5

.

3.3. Определение поглощающей способности защитного экрана монитора

с помощью прибора РКСБ-104

Снять заднюю крышку-фильтр прибора. Для этого необходимо сместить вниз запирающую защелку и, подав на себя верхнюю часть крышки-фильтра, извлечь ее осторожным движением вверх.

Установить движки кодового переключателя S4 следующим образом:

S4.1, S4.4, S4.6, S4.8 в положение “0”;

S4.2, S4.3, S4.5, S4.7 в положение “1”.

Установить на место крышку-фильтр.

Перевести органы управления прибора тумблера S2 и S3 в верхнее положение (“MESS” для S2 и х0.01 ,х0.01, х200” для S3)

Удалить прибор от исследуемой поверхности экрана монитора на расстояние 110-120 см;

Перевести тумблер S1 (красного цвета) в верхнее положение (“EIN”), при этом прибор должен начать регистрировать фоновое значение (Ф), которое будет получено через 18 секунд;

Время индикации установившегося значения около 14 секунд, за это время необходимо занести полученный результат в таблицу 2 в строку Фоновое значение Ф “;

После прекращения звукового сигнала прибор автоматически повторяет измерение, получить 8 результатов и занести их в таблицу 2в строку Фоновое значение Ф”;

Выключить прибор, для чего перевести тумблер S1 (красного цвета) в нижнее положение (“AUS”).

Снять заднюю крышку-фильтр (4) прибора. Для этого необходимо сместить вниз запирающую защелку (5) и, подав на себя верхнюю часть крышки-фильтра, извлечь ее осторожным движением вверх.

Поместить прибор над исследуемой поверхностью куллера компьютера (задней стороной к поверхности) на расстояние 0.5-1 см.

Перевести тумблер S1 (красного цвета) в верхнее положение (“EIN”), при этом прибор должен начать регистрировать значение (П1), которое будет получено через 18 секунд;

Время индикации установившегося значения около 14 секунд, за это время необходимо занести полученный результат в таблицу 2 в строку: “Значения со снятой крышкой-фильтром с защитного экрана, П1”;

После прекращения звукового сигнала прибор автоматически повторяет измерение, получить 8 результатов и занести их в таблицу 2 в строку Значения со снятой крышкой-фильтром с куллера компьютера, П1”;

Выключить прибор, для чего перевести тумблер S1 (красного цвета) в нижнее положение (“AUS”).

Выключить прибор, для чего перевести тумблер S1 (красного цвета) в нижнее положение (“AUS”).

Таблица 2.

РКС-107                  №п/п

1

2

3

4

5

6

7

8

С крышкой, фон

0,14

0,11

0,11

0,07

0,12

0,12

0,12

0,04

Монитор с защитой

0,09

0,11

0,15

0,23

0,11

0,17

0,17

0,13

Монитор без защиты

0,27

0,21

0,23

0,25

0,21

0,21

0,24

0,17

Статистическая обработка результатов

1.Оценка значимости результатов.

;

где: X 1 - сомнительный результат;

      X2 - результат, который ближе всего к X1 по значению;

      R - размах варьирования - разность между предельными значениями определяемой величины, т.е. максимальным и минимальным значениями.,

Для min значений:

, n=8.

,

.

Для max значений:

, n=8.

,

.

.

          2.Среднее значение.

;

где: Хi - каждый значимый результат;

       n - количество значимых результатов.

3. Среднеквадратичное отклонение.

;

где: Хi - каждое измеренное значение; Х - среднее значение; n - число измерений.

,

,

,

4.Дисперсия.

,

где  - каждое измеренное значение;

      - среднее значение;

      - число измерений.

,

,

,

                   5. Соотношение дисперсий двух рядов называется критерием Фишера (F-критерием) и позволяет определить принадлежат ли эти ряды к одной генеральной совокупности.

;

=

=

При Р=0,95,  =8 и =8, n3=8 F-критерий =3,9.

Т. к. вычисленный  F-критерий больше табличного значения, то можно считать, что оба ряда значений не характеризуют одну и ту же генеральную совокупность.

6.Доверительный интервал.

;

.

=.

=.

7.Погрешность измерений.

,

.

где : t - коэффициент нормированных отклонений ,

       S - стандартное отклонение ,

                   n - число измерений .

8. Загрязненность поверхности бета-излучающими радионуклидами, характеризующуюся величиной плотности потока бета-частиц с поверхности ():

;

где -показание прибора с открытой заднеё крышкой без учёта запятой на табло,импульсов;

     -показание прибора с закрытой заднеё крышкой без учёта запятой на

табло,импульсов;

       -коэффициент счёта прибора;

=0,5

.

.

Вывод: Определяя плотность потока бета-излучения с поверхности кулера, оказалась,  что данная поверхность не имеет бета-загрязнения. (=-0.005).

или

Определяя плотность потока бета-излучения с поверхности монитора установили,  что ……….

поглощающая способность экрана ..


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

53186. Піраміди гіпотез – домовини фактів 92 KB
  Тема: Піраміди гіпотез – домовини фактів†Мета: систематизувати знання за темою Пірамідаâ€; розширити й поглибити пізнавальну активність з допомогою створення проблемних творчих завдань; створити змістовну базу для вивчення інших шкільних дисциплін – астрономії фізики біології; сприяти виробленню в учнів бажання і потреби ділового співробітництва взаєморозуміння; розвивати монологічне мовлення учнів загальні трудові уміння. Обладнання: газета Піраміди гіпотез – домовини фактівâ€; альбом кросвордів за темою...
53187. Решение уравнений. Урок – игра математики в 6 классе 49.5 KB
  Многие задачи из жизни решаются на математическом языке с помощью уравнений. Поэтому очень важно, чтобы ваши знания и умения решать уравнения были прочны. Во время урока вам пригодятся находчивость, смекалка и сообразительность, потому что мы проведём наш урок в виде игры- соревнований.
53189. ГРА НА УРОЦІ АНГЛІЙСЬКОЇ МОВИ ЯК ЗАСІБ ПІДВИЩЕННЯ ПІЗНАВАЛЬНОЇ АКТИВНОСТІ ШКОЛЯРІВ 83 KB
  У школярів молодшого віку переважають ігрові інтереси, довільна поведінка, наочнообразне мислення, практичне ставлення до розвязування завдань. Зважаючи на все це, доцільно у роботі з ними на уроках іноземної мови систематично застосовувати елементи гри у поєднані з бесідою, елементами самостійної роботи.
53190. Інтерактивна ділова гра ток-шоу «Я так думаю» 37.5 KB
  Правила гри: Усі учасники мають рівні права; Кожен учасник має право висловити свою думку; Думка кожного має бути почута врахована та прийнята. Учасники ділової гри: всі педагогічні працівники. Загальний сценарій: учасники об’єднуються в чотири групи – Батьки Діти Педагоги та Експерти; ведучий роз’яснює мету гри загальний сценарій та правила гри; групова гра: розігрування ситуації відповідно до обраних ролей; міжгрупова дискусія керована ведучим; підсумок гри за допомогою експертів.
53191. Гра як засіб всебічного розвитку учнів 139.5 KB
  За її допомогою діти пізнають світ. В грі діти перевіряють свою силу і спритність у них виникають бажання фантазувати відкривати таємниці і прагнути чогось прекрасного. Захопившись грою діти не помічають що навчаються до активної діяльності залучаються навіть найпасивніші учні. Захопившись грою діти не помічають що навчаються.
53192. Гра не тільки розважає, а й здоров’я додає! 94.5 KB
  Від ставлення людини до особистого здоров’я залежить його збереження та зміцнення. Одне з найважливіших завдань сучасної школи – навчити дітей та їх батьків берегти і зміцнювати своє здоров’я. Вчитель повинен сформувати в учнів свідоме ставлення до свого здоров’я надати життєві навички здорового способу життя та безпечної для здоров’я поведінки.
53193. Літературна гра на тему: Шевченко - художник 32.5 KB
  Шевченка створена на тему його однойменної поеми Катерина Картина проектується на екран. На екран проектується репродукція картини Т.На екран проектується обкладинка першого видання Кобзаря. ВовчкуАвтопортрет зі свічкою Репродукція проектується на екран.
53194. Гра «Поле чудес» План-конспект узагальнюючого уроку на тему «Світлотінь» для 6 класу 308 KB
  Завдання можуть бути суто теоретичними а можуть чергуватися практичні та теоретичні питання. Нас чекають цікаві завдання відкриття призи. Познайомимося з умовами гри: Розподіл барабана на сектори: Кожен сектор має своє позначення: Намальований пензлик це означає що гравуць отримує практичне завдання виконати в кольорі аквареллю на папері пейзаж натюрморт розмивання набризк і т. Намальований олівець практичне завдання виконати простим олівцем малюнок геометричне тіло з світлотінню глечик вазу і т.