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

25 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

73464. Система аграрного законодательства 84.5 KB
  Предметом аграрного права являются различные общественные отношения возникающие в процессе осуществления сельскохозяйственной деятельности а также непосредственно связанные с деятельностью субъектов аграрного права которые именуются аграрными отношениями.
73465. Сутність міжнародної торгівлі. Методи нетарифного регулювання 79.5 KB
  За допомогою міжнародної торгівлі країни можуть розвивати спеціалізацію підвищувати продуктивність своїх ресурсів і збільшувати загальний обсяг виробництва. У міжнародній торгівлі товар важливий не як продукт виробництва а як об’єкт попиту і пропозиції.
73466. Формирование первоначального навыка письма в период обучения грамоте 79.5 KB
  Цель исследования: раскрыть специфику формирования навыка письма у первоклассников в период обучения грамоте. Предмет исследования: Система упражнений как метод формирования первоначального навыка письма у первоклассников.
73467. Нормативное регулирование налогового учета по НДС 79 KB
  В условиях рыночной экономики для нашего государства взимание налога на добавленную стоимость НДС является более эффективным по сравнению с налогом с продаж. Решения проблемы исчисления и уплаты НДС возникла сразу же после введения данного налога в России.
73468. Взаимодействие объектов железнодорожного транспорта с окружающей средой. Экологические требования к объектам железнодорожного транспорта 73 KB
  По вине железной дороги доставка груза была просрочена на четверо суток что привело к простою оборудования и рабочей силы предприятия. Что такое претензия В каких случаях перевозчик несет ответственность и в каких освобождается от ответственности за несохранность груза принятого...
73469. Формування доходу, отриманого туристичним господарством 71 KB
  Результатом виробничо-експлуатаційної діяльності готелів є не готовий продукт а пропозиція особливого виду послуг. При цьому послуги не можуть вироблятись окремо від існуючого матеріального продукту тобто без експлуатації матеріально-технічної бази будівлі споруди...
73472. Автоматизация инженерных задач 258.5 KB
  Многие инженерные задачи требуют решения системы линейных алгебраических уравнений СЛАУ. Для решения инженерных задач на ЭВМ с использованием численных методов чаще всего применяются готовые программы обеспечения например MthCD MS Excel и другие.