Загрузил Влад Булатов

Порядок выполнения 612 (1)

реклама
Лабораторная работа № 12
«Изучение счетчика заряженных частиц и исследование
 - излучения в веществе»
Цель работы: определение фона счетчика, определение массы радиоактивного
изотопа, определение коэффициента поглощения  - излучения в различных материалах.
Схема установки
Регистрирующее
Re
устройство
А
R - реостат
А - анод
К - катод
С - конденсатор
C
R
Пересчетное
устройство
Б
Усилитель
К
+
В
H
счётчик
-
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Внимание! Необходимо соблюдать следующие требования охраны труда:
- запрещается трогать руками поверхность счётчика.
ЗАДАНИЕ 1. Определение фона счетчика
1. Уберите из установки радиоактивный препарат.
2. Установите на декадном переключателе секундомера-таймера СТЦ-1 интервал
отработки в 200 с.
3. Подключите установку к сети и нажатием кнопки «Сеть» прибора СТЦ-1
включите питание. При этом должны загореться индикаторная лампа “Сеть” и цифровое табло обоих приборов, как СТЦ-1, так и счетчика частиц.
4. Проверьте исходное положение кнопок-переключателей на СТЦ-1: кнопки
«Сеть», «Стоп» и «Контр.» должны находиться в нажатом состоянии, остальные - в
отжатом.
5. Нажмите у СТЦ-1 кнопку «Уст.0». При этом на всех индикаторных цифровых
табло обоих приборов должно установиться значение «0».
6. Отжав кнопку «Стоп» у СТЦ-1, дайте ему возможность начать отсчет времени,
а счетчику частиц - отсчет импульсов, создаваемых фоном космического излучения.
7. По истечении заданного времени в 200 с оба прибора автоматически прекратят
счет. По цифровому табло счетчика частиц снимите число импульсов N1, а по табло
СТЦ-1 - значение времени t1 их регистрации. Значения N1 и t1 запишите в таблицу 1.
8. Повторите измерения по пунктам 4-7 еще 2 раза.
ЗАДАНИЕ 2. Определение массы радиоактивного изотопа
1. Поместите в установку радиоактивный препарат.
2. Установите на декадном переключателе секундомера-таймера СТЦ-1 интервал
отработки в 100 с.
3. Проделав измерения в соответствии с пунктами 4-6 задания 1, определите по
показаниям счетчика частиц и СТЦ-1 соответственно число импульсов радиоактивного излучения N2 и время t2. Полученные значения запишите в таблицу 2.
4. Повторите измерения по пунктам 1-3 еще 4 раза.
ЗАДАНИЕ 3. Определение коэффициента поглощения  -излучения
в различных материалах
1. Между препаратом и счетчиком поместите пластину из алюминия.
2. Проделав измерения в соответствии с пунктами 2-3 задания 2, определите
число импульсов N3 и время t3 и запишите полученные данные в таблицу 3.
3. Добавляя всякий раз по одной пластинке, проведите аналогичные измерения,
доведя число пластин до пяти, каждый раз фиксируя суммарную толщину поглощающего слоя d.
4. Проведите измерения по пунктам 1-3, беря в качестве поглотителя медные
пластинки.
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
ЗАДАНИЕ 1.
Считая, что в отсутствии радиоактивного препарата в свинцовом «домике» все
регистрируемые импульсы вызываются только космическими частицами, определите
фон космического излучения nф как
N
nф  1 .
t1
По найденным трем значениям nф определите его среднее значение  nф  .
ЗАДАНИЕ 2.
1. Зная число импульсов N2, зарегистрированных за время t2, определите число
импульсов nо в единицу времени:
nо 
N2
.
t2
2. Считая, что все  - частицы, испускаемые радиоактивным препаратом, попадают в счётчик и каждая из них вызывает появление отдельного импульса, определите число распадов в единицу времени, т.е. активность радиоактивного препарата Ак
как
Aк  nо   nф  .
3. Учтите, что, с другой стороны, из закона радиоактивного распада в дифференциальном виде активность радиоактивного элемента равна
dN
(1)
Aк  
N,
dt
где: N - число атомов радиоактивного элемента;
 - постоянная распада, причем:
а)  
ln 2
,
T
(2)
где Т – период полураспада;
m
б) N   N A ,
(3)
A
где: m - масса радиоактивного элемента;
A - атомная масса радиоактивного элемента;
N A - число Авогадро.
Объедините выражения (1), (2) и (3) в одно и выразите из него массу m радиоактивного элемента. Используя полученную расчётную формулу и данные таблицы 2,
определите массу m радиоактивного изотопа.
4. По полученным 5-ти значениям массы m радиоактивного изотопа определите
её среднее значение  m  .
ЗАДАНИЕ 3.
1. Используя результаты задания 2, по найденным в нём 5-ти значениям nо ,
определите их среднее значение  nо  и запишите его в таблицу 3. Это значение
 nо  равно числу частиц, падающих на поглотитель в единицу времени, или, что то
же самое, числу частиц, прошедших в единицу времени через слой поглотителя нулевой толщины.
2. Зная число импульсов N3, зарегистрированных за время t3, определите число
частиц n, прошедших через поглотитель в единицу времени:
N3 .
t3
3. По полученным значениям  nо  , n и d (для  nо  d = 0 м !!!) постройте
график зависимости числа частиц, прошедших через поглотитель в единицу времени,
от толщины слоя алюминия.
4. По построенному графику определите толщину d0,5 слоя половинного поглощения. Для этого на оси ординат отметьте точку, соответствующую значению n0,5,
которая определяется как
n
n0.5 
 nо    nф 
2
.
По оси абсцисс найдите значение толщины d0,5, которому соответствует найденное значение n0,5.
5. По виду построенного графика n от d убедитесь, что зависимость числа частиц
n, прошедших через поглотитель в единицу времени, от толщины d слоя поглотителя
имеет вид:
n   nо  exp (   d ) ,
где:  nо  - число частиц, падающих в единицу времени на поглотитель;
 - коэффициент поглощения.
Если прологарифмировать обе части этого выражения, то
ln n  ln  n о    d ,
т.е. получится выражение, являющееся уравнением прямой с угловым коэфф-том  .
Исходя из этого, вычислите значения ln n и постройте график зависимости
ln n от d. По полученному графику определите коэффициент поглощения  как
  tg ,
где  - угол наклона линии графика к оси абсцисс.
6. Проделайте по пунктам 2-5 аналогичные вычисления и построения для второго случая, когда в качестве поглотителя используется медь.
Таблица 1
№№
п/п
t1 , с
nф , с1
N1
 nф  , с1
1
2
3
Таблица 2
nо ,
N2
с 1
с
расп  с
N A,
1
1
2
3
4
моль 1
А,
кг  моль 1
Т,
с
0,154
5,056 108
t2 ,
154
Радиоактивный изотоп Eu 62
6,02205 1023
№№
п/п
Ak ,
m,
 m ,
кг
кг
5
Таблица 3
№
№
п/п
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
Поглотитель
 nо  ,
с
1
d,
мм
t3 ,
с
N3
n,
с
1
d0,5 ,
мм
ln n
,
1/м
Скачать