4579

Визначення максимальної енергії бета-частинок у спектрі

Лабораторная работа

Энергетика

Визначення максимальної енергіїбета-частинок у спектрі Мета роботи: визначення максимальної енергії бета-частинок в спектрі. Короткі теоретичні відомості Бета-розпад — це самовільний процес, в якому нестабільне ядро перетворюєтьс...

Украинкский

2012-11-22

78 KB

2 чел.

Визначення максимальної енергії бета-частинок у спектрі

Мета роботи: визначення максимальної енергії бета-частинок в спектрі.

1. Короткі теоретичні відомості

Бета-розпад — це самовільний процес, в якому нестабільне ядро  перетворюється на ядро-ізобар  або . Кінцевим результатом цього процесу є перетворення в ядрі нейтрону в протон або протону в нейтрон. Можна сказати, що β - розпад є не внутрішньоядерним, а внутрішньонуклонним процесом. При ньому відбуваються більш глибокі зміни речовини, ніж при  - розпаді.

Розрізнять три види β - розпаду:

а) електронний β– - розпад, в якому ядро випускає електрон, а тому зарядове число Z збільшується на одиницю:

;     

б) позитронний β- розпад, в якому ядро випускає позитрон та з цієї причини його зарядове число Z зменшується на одиницю:

;     

в) електронне захоплення (е - захоплення), в якому ядро поглинає один з електронів електронної оболонки, а тому зарядове число зменшується на одиницю:

.     

Звичайно електрон поглинається з К-шару атому, оскільки цей шар знаходиться ближче за все до ядра. В цьому випадку е - захоплення називають К-захопленням. Електрони можуть поглинатися також з L- або M-шару і т.д., але ці процеси значно менш імовірні.

Радіоактивні атоми одного і того ж сорту випромінюють електрони різноманітних енергій, починаючи від нуля до деякого граничного значення, яке називається верхньою границею β-спектру. Повна енергія β-розпаду повинна дорівнювати верхній границі спектру плюс енергія, яка еквівалентна сумі мас спокою електрону та нейтрино, які народжуються в процесі розпаду. Тобто енергія розподіляється між електроном та нейтрино. В тому випадку, коли електрон випускається з енергією Emax, яка відповідає верхній границі β-спектру, на долю нейтрино припадає нульова кінетична енергія. Чим менше енергія електрона, тим більше кінетична енергія нейтрино. Сума цих енергій при кожному індивідуальному акті β-розпаду дорівнює Emax.

На сьогоднішній день відомо більше 700 штучних бета-ізотопів. Важко назвати елемент, який не має хоча би одного бета-активного ізотопу. Всі ці нестабільні ядра мають загальну особливість. Вони випромінюють електрони (або позитрони) не з певною для даного ядра енергією, але у вигляді неперервного енергетичного спектру, який простягається від нуля до деякої верхньої границі, яка звичайно лежить в області від 1 до 2 МеВ. Напевно, бета-активний ізотоп з найбільш низькою границею β-спектру є  ( ≈ 0.011 МеВ), а з найвищою —  ( ≈ 12 МеВ).

У випадку простого β-спектру максимальну енергію зручно визначати по товщині шару половинного поглинання β-частинок в речовині. Для цього треба виміряти швидкість рахунку частинок, які випромінюються бета-активним джерелом, в залежності від товщини поглинача. Як поглинач для β-частинок зазвичай використовують алюмінієву фольгу.

В даній роботі всі поправки вводяться як співмножники до отриманої кількості рахунку.

Поправку на поглинання бета-частинок на шляху джерело — лічильник обчислюють за формулою:

,     

де Δ — товщина шару половинного поглинання (мг/см2), в даній роботі Δ = 78 мг/см2. Товщина шару половинного поглинання залежить від максимальної енергії Emax бета-спектру. Її можна обчислити з наступних емпіричних співвідношень:

при 0,15 МеВ < Emax < 0,7 МеВ   Δ (мг/см2) = 55 · (Emax)1,66 ,     (1а)

при 0,7 МеВ < Emax < 2,5 МеВ  Δ (мг/см2) = 53 · (Emax)1,47.      (1б)

Тут ρd — масова товщина речовини на шляху від препарату до робочого об’єму лічильнику:

ρd = (ρd)пов + (ρd)в + (ρd)погл ,    

де (ρd)пов — масова товщина шару повітря між джерелом та лічильником, а (ρd)в — масова товщина вікна лічильника, (ρd)погл — масова товщина поглиначу (в даній роботі поглиначем є алюміній). Сумування масових товщин за формулою (5) допустимо лише для легких та середніх елементів.

2. Опис вимірювальної установки

Установка складається з джерела бета-частинок, торцевого лічильника Гейгера-Мюллера для β-частинок.

Виконання роботи:

Таймер поставлений в положення 30 с.

Вимірювання кількості β-частинок для різної товщини поглинача. В якості поглинача скористались алюмінієвою фольгою.

Результат запишемо до таблиці.

К-ть слоїв

Інтенсивність

<I>

S<I>

0

I1

44

40

58

44

54

51

61

50,29

2,98

0,14

1

I2

43

43

58

44

54

51

61

50,57

2,82

0,13

2

I3

42

37

48

40

33

33

26

37,00

2,71

0,18

3

I4

39

50

38

36

54

32

38

41,00

3

0,18

4

I5

33

30

38

50

37

45

41

39,14

2,60

0,16

6

I6

24

34

30

26

31

41

23

29,86

2,38

0,19

8

I7

23

35

25

21

22

16

34

25,14

2,63

0,25

Середнє квадратичне відхилення було розраховано за формулою:

       

Відносна похибка вимірювань задається співвідношенням: 

                                                             .

Вимірювання масової товщини поглинача:

Слой

m, мг

a, см

b, см

S, см2

ρd поглинача, мг/ см2 

ρd, мг/ см2

8

740

5,5

4,4

24,2

30,58

36,2

4

360

5,5

4

22

16,36

22

2

190

5,6

4,2

23,5

8,08

13,7

1

80

5,2

4,2

21,8

3,66

9,33

Побудуємо графік залежності швидкості рахунку β-частинок від масової товщини поглинача ln I (ρd).

ρd, мг/ см2

I

ln I

5,67

50,29

3,9178

9,33

50,57

3,9234

13,75

37,00

3,6109

17,57

41,00

3,7136

22,03

39,14

3,6671

29,84

29,86

3,3965

36,25

25,14

3,2245

залежність ln I(pd)

З графіка ми отримали:

А = -2,8;

ΔА = 0,05;

Можемо наступним чином визначити товщину шару половинного поглинання:

   

де А — кутовий коефіцієнт, який отримано за допомогою МНК.

 

Δ (мг/см2) = 55 · (Emax)1,66           - емпіричне співвідношення

Δ=28±3 мг/см2

Е = 0.66±0.17 МеВ

Висновок:

в ході виконання даної роботи було визначено максимальну енергію бета-частинок в спектрі E=0,66±0,17 МеВ.

Отримані під час виконання роботи данні було записано до таблиці. Було побудовано залежність ln I(pd). 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

73957. Топографический план (карта) и решаемые по ним задачи 1.79 MB
  Системы координат в инженерной геодезии. В России топографические планы и карты строят в ортогональной равноугольной поперечно-цилиндрической проекции и соответствующей ей системе плоских прямоугольных координат Гаусса Крюгера Г К. Топографические съемки в крупных масштабах на участках площадью менее 20 км2 выполняются как правило в частных системах прямоугольных координат. Разграфка листов планов в этих случаях производится не меридианами и параллелями а линиями координатной сетки.
73958. Угловые измерения 1.26 MB
  Классификация теодолитов и особенности устройства ЭОП теодолитов-тахеометров Измерение горизонтальных и вертикальных углов. Принцип измерения горизонтальных и вертикальных углов Угловые измерения занимают составляют основу геодезических измерений на местности. Измерения вертикальных углов.
73960. Геодезическая опорная сеть 824 KB
  Совокупность этих пунктов составляет опорную геодезическую сеть.1 Назначение государственной геодезической сети Государственная геодезическая сеть далее ГГС представляет собой совокупность геодезических пунктов расположенных равномерно по всей территории и закрепленных на местности специальными центрами обеспечивающими их сохранность и устойчивость в плане и по высоте в течение длительного времени. Координаты ее пунктов определены по доплеровским фотографическим дальномерным радиотехническим и лазерным наблюдениям искусственных...
73961. Поверки и юстировки теодолита 1.05 MB
  Каждый теодолит должен отвечать определенным оптико-механическим и геометрическим условиям, вытекающим из схемы измерения горизонтальных и вертикальных углов.
73962. Линейные измерения 1.19 MB
  Линейные измерения. Линейные измерения непосредственным способом. Линейные измерения косвенным способом Вводная часть. Способы измерений: непосредственный косвенный Выбор способа зависит от: условий измерения вида геодезических работ требуемой точности.
73963. Теодолитная съемка 1.12 MB
  Ломанная линия точки поворота которой закреплены на местности временными знаками деревянными колышками между которыми измерены расстояния и горизонтальные углы. Виды ходов: по точности теодолитные ходы подразделяются на разряды ходы 1 разряда с относительной погрешностью не ниже...
73964. Тахеометрическая съёмка 550.5 KB
  При использовании технических теодолитов и тахеометров сущность Т С сводится к определению пространственных полярных координат точек местности и последующему нанесению этих точек на план. При этом плановое положение точек определяется полярным способом а превышения тригонометрическим нивелиром наклонным визирным лучом. Реечные точки выбирают на характерных точках рельефа: на вершинах и подошвах холмов...
73965. Гражданско-процессуальное право, конспект лекций 1.43 MB
  Так как право выступает регулятором общественных отношений, следовательно, предметом правового воздействия той или иной отрасли выступает качественно обособленная группа общественных отношений...