1. Состав, масса, Контрольные вопросы размеры ядра. Изотопы. Сколько протонов и нейтронов 4 2 содержится в He 2. Что такое α, β, γ-излучения? 3. От чего зависит поглощательная способность тел? 4. Какие существуют счетчики элементарных частиц? 5. Каков принцип работы счетчика Гейгера-Мюллера? Что такое плато счетчика? 6. Чем объяснить существования фона счетчика? 7. Дать определение коэффициента линейного поглощения. Какова его размерность 8. Что называется периодом полураспада элемента? 9. Что называется активностью элемента? В каких единицах она измеряется? 238 10. Какой изотоп образуется из U 92 распада ? 11. Найти энергию связи после 2-х β – распадов и одного α – ядра изотопа Li37 . mLi7 7, 016 а.е.м. 3 mH1 1, 00783 а.е.м. mn1 1, 00867 а.е.м. 1 0 12. Во сколько раз уменьшится активность препарата 15Р32 через t = 20 сут. Т1/2 = 14,3 суток для 15Р32 ? ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 96 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОБЕГА β-ЧАСТИЦ В АЛЮМИНИИ И ЕЕ МАКСИМАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ Фамилия И.О. _________________ Группа __________ Дата ______ Введение Бета-частицы представляют собой поток быстрых электронов, испускаемых ядрами β-радиоактивных элементов. Характерным для β-распада является то, что электроны, испускаемые данным элементом, имеют непрерывный энергетический спектр. Это означает, что β-электроны обладают всевозможными значениями энергии от нуля для некоторого максимального Еmax (рис. 1). На рис. 1 показано распределение β-электронов по энергиям, где по оси абсцисс отложена энергия, а по оси ординат – число частиц N. При прохождении через вещество в результате взаимодействия с его атомами β-частицы теряют энергию. Потеря энергии β-частицы происходит главным образом за счет ионизации вещества и рентгеновского излучения при торможении ее ядрами поглощающего вещества. Потери энергии частицами на тормозное излучение называются радиационными. Вследствие того, что β-частицы обладают малой массой и значительными скоростями, то их ионизирующая способность невелика, а проникающая способность (пробег) достигает сравнительно большой величины. При увеличении толщины поглотителя интенсивность β-излучения уменьшается и при некоторой толщине становиться равной нулю. Степень ослабления потока β-частиц при прохождении через вещество зависит от плотности вещества, толщины поглотителя и энергии β-частиц. Понятие пробега для электрона данной энергии в данном веществе не является однозначным, так как при небольших энергиях, то есть в той области, где преобладают ионизационные потери, путь электрона вследствие столкновений не будет прямолинейным. Поэтому для электронов вводится величина, называемая максимальным пробегом. Максимальным пробегом называется минимальная толщина слоя вещества, в котором задерживаются все электроны. Очевидно, что максимальный пробег совпадает с полным, обычно криволинейным путем, который электрон проходит в веществе. Для оценки пробега β-частицы вместо толщины слоя вещества часто используют величину, равную произведению толщины слоя d m на плотность вещества ρ. Максимальную энергию β-частицы в алюминии приближенно можно оценить по эмпирическим формулам: при Еmax > 0,8 МэВ (1) R d m 0,542 E max 0,133 при Еmax < 0,8 МэВ (2) R d m 0,407 E max 0,380 максимальной энергии β-частицы Emax в МэВ. Порядок выполнения работы Вычислить погрешности измерения Еmax. dm R Максимальная энергия частицы Число импульсов после прохождения излучения через пластинку Число импульсов без пластинки Толщина пластинки Исследуемый материал При работе с установкой необходимо соблюдать меры предосторожности, так как на отдельные части установки подается высокое напряжение. 1. Проверить заземление установки. 2. Включить блок питания и пересчетный прибор ПП-16 в сеть 220 В. 3. Кнопки переключателей «вход» должны соответствовать состоянию делителя «1:1» и знаку ~. 4. Нажать и зафиксировать кнопку «50 Hz». 5. Нажать кнопку «пуск» и одновременно включить секундомер. 6. Через 1 минуту нажать кнопку «стоп» и убедиться в правильности работы прибора. За минуту прибор должен отсчитать 3000±5 отсчетов. 7. Нажать и отпустить кнопку «сброс». 8. Кнопки переключателей «вход» поставить в положения «1:1», «_|¯|_ ¯|_|¯» и «_|¯|_». 9. Кнопку «50 Hz» поставить в положение «Работа». 10. Поместить источник β-частиц в держатель и отсчитать число импульсов в минуту – n имп/мин. 11. Помещать между источником β-частиц и счетчиком одну за другой пластинки алюминия известной толщины – d, каждый раз делая отсчет n имп/мин. Пластинки добавлять до тех пор, пока число импульсов в минуту при данном источнике βчастиц не станет равным или очень мало отличаться от нуля. Каждое измерение проводить не менее трех раз. По найденным значениям 5-6 измерений построить график зависимости n имп/мин от толщины пластинок алюминия – d. В случае, если n имп/мин ≠0, кривую следует продолжить до пересечения с осью абсцисс. Точка пересечения даст величину d m. По найденному значению dm, зная плотность алюминия, определить максимальный пробег R, а затем по формуле (2) максимальную энергию β-частицы. Данные измерений занести в таблицу. № измерения где ρ – плотность алюминия, Г/см³; d m – минимальная толщина поглотителя, см; Emax – максимальная энергия, МэВ. В этом случае максимальный пробег R выражается в Г/см². Для регистрации заряженных частиц в счетчиках используется усиление ионизационного тока за счет разряда, возникающего при попадании заряженной частицы в объем счетчика. Счетчики Гейгера-Мюллера представляют собой обычный цилиндрический конденсатор, внутренним электродом которого служит тонкая, установленная по оси цилиндра, металлическая нить (анод) диаметром от 0,1 до 0,2 мм (рис. 59). Заполняется счетчик каким-либо газом (водород, воздух, аргон) до давления от 1 мм до 100 мм.рт.ст. Между анодом А и катодом К (цилиндром) создается разность потенциалов несколько ниже разности потенциалов, при которой происходит самостоятельный разряд в газе (700-1200 В). При попадании заряженной частицы в счетчик в нем возникает лавинный разряд, ток которого, проходя через большое сопротивление (порядка 109 Ом) регистрирующего прибора вызывает падение напряжения между электродами – разряд при этом прекращается. Через промежуток времени порядка 10 -4 с разность потенциалов между электродами счетчика восстанавливается. Появление новой заряженной частицы в объеме счетчика ведет к возникновению нового разряда и т.д. Одной из характеристик, определяющей качества счетчика, является зависимость между скоростью счета (числом импульсов в минуту) и напряжением, приложенным к электродам, при воздействии на него излучением постоянной интенсивности (рис. 60).Счетчик реагирует на заряженные частицы при напряжении выше V1, при напряжении от V1 до V2 число отсчетов увеличивается с напряжением почти линейно. Более или менее горизонтальная часть (от V2 до V3) характеристики называется плато. В этой области при повышении напряжения число отсчетов в минуту изменяется незначительно. При напряжении большем V3 происходит непрерывный разряд. Рабочее напряжение счетчика должно соответствовать средней точке плато. Если между счетчиком и источником β-излучения помещать алюминиевые пластинки, то по мере увеличения толщины слоя алюминия скорость счета частиц уменьшается. Зависимость скорости счета частиц от толщины слоя алюминия изображена на рис. 2. Точка пересечения кривой с осью абсцисс (точка, которой соответствует нулевая интенсивность) определяет пробег β-частицы. Определив экспериментально dm, зная плотность алюминия ρ = 2,6 Г/см³, можно по соответственной формуле (1) или (2) определить величину