Поэтому для неколлимированного пучка определяют так называемый экстраполированный пробег (рис. 2). Его значение получают проведением касательной в точке наиболее крутого наклона кривой зависимости от х до пересечения с осью x. Практически при нулевом уровне фона за экстраполированный пробег можно принять такое расстояние от источника, при котором число зарегистрированных частиц обращается в нуль.




Рис. 3. Зависимость экстраполированного пробега альфа-частиц в воздухе от ее энергии.

Эмпирическая зависимость экстраполированного пробега - частиц от ее энергии в воздухе представлена на рис.3. Для определения ее энергии достаточно найти экстраполированный пробег R₁ по кривой поглощения, при-веденной на рис. 2, и с помощью графика (рис. 3) по найденному значению найти величину энергии . Затем с помощью формулы (1) можно оценить время жизни данного изотопа, используемого в настоящей работе.


4.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Определение энергии -частиц радиоактивного изотопа плутония и оценка времени жизни и периода полураспада его ядер.
4.1. Описание установки

На рис. 4 изображена конструкция измерительной ячейки, представляющей собой массивный свинцовый контейнер 1, внутри которого (сверху) на подвижном штоке закреплена "таблетка" с нанесенным на ее поверхности небольшим количеством радиоактивного элемента - 2. Перемещение штока осуществляется с помощью винта 3. Положение -радиоактивного препарата относительно сцинтилляционного счетчика 4 отмечается с помощью миллиметровой линейки 5.


4. 2 Принцип действия сцинтилляционного счетчика

---

Счетчик частиц является важнейшим элементом установки. .




Рис.4. Конструкция измерительной ячейки:

1 - свинцовый контейнер; 2 - подвижный шток с источником - частиц;

3 - винт перемещения штока;

4 - сцинтилляционный счетчик;

5 - линейка
При попадании - частицы от радио-активного источника И на сцинтиллятор С в нем образуется световая вспышка. В результате фотоэффекта из фото-катода ФК вырывается один или несколько фотоэлектронов, которые под действием ускоряющего электри-ческого поля при-обретают дополнительную энергию и попадают на первый электрод (первый динод Д₁). При соударении электронов с поверхностью динодов из них выбиваются вторичные электроны. Напряжение на фотоумножитель (U=1500B) подается таким образом, что от динода к диоду потенциал постепенно повышается (через 100-150 В). Форма и расположение динодов выбирается так, чтобы электрическое поле не только ускоряло, но и фокусировало электроны на следующий динод. Количество электронов нарастает от динода к диноду, и на выходе фотоумножителя - аноде - появляется мощный электрический импульс, который регистрируется пересчетным прибором. Фотоумножитель является малоинерционным прибором, поэтому число световых вспышек строго пропорционально числу импульсов, регистрируемых прибором.
4.2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

4. 
   
   

В лаборатории физического практикума кафедры физики УГТУ-УПИ в качестве альфа-радиоактивного источника в лабораторной работе №40 используется изотоп плутония-238, период полураспада которого составляет 87,75 лет, а также применяются вышеописанные приборы и методика расчета искомых величин.

В компьютерном варианте данной работы достаточно точно моделируются условия проведения опытов, датчик числа импульсов с некоторым разбросом генерирует значения N, пропорциональные времени экспозиции, при изменении расстояния Х число импульсов N монотонно убывает, воспроизводя кривую поглощения, близкую к теоретической.

При этом от тщательности проведения опытов зависит достоверность экспериментальной кривой и, как следствие, правильность полученных результатов. Экспериментатору предоставляется возможность самому выбирать последовательность выполнения измерений, индивидуально удобное время экспозиции, повторять опыты любое количество раз,

---

1. Навести курсор на «Измерения», нажать левую клавишу мышки. При этом на дисплее Вашего компьютера появится схема измерительной ячейки, а также секундомер, табло счетчика числа импульсов, регулятор расстояния Х от источника до счетчика, шкала с 20 делениями (каждый шаг шкалы соответствует 2 мм), а также указатель расстояния Х.

2. Установить - препарат вплотную к сцинтиллятору (x = 0) и сделать несколько пробных измерений числа импульсов за время t = 3, 4, 5 или более секунд. При этом надо нажимать «Стоп» сразу же при появлении соответствующего числа секунд. Выбрать время индексации, которое удобно именно для Вас, и все последующие измерения проводить для данного времени счета.

3. Измерить 5 раз число импульсов за выбранное время. Найти среднее значение , все результаты измерений и расчетов заносить в таблицу (см. форму отчета).

4. Перемещая курсором препарат каждый раз на 2 мм «Вверх» произвести измерения в аналогичной последовательности до тех пор, пока среднее число импульсов не уменьшится до некоторого постоянного уровня (фона). Рассчитать среднее значения уровня фона для Ваших условий опытов. Для каждого Х подсчитать разность и занести в таблицу. Полученную величину числа импульсов необходимо скорректировать на единичный телесный угол по формуле , где - поправка, учитывающая уменьшение телесного угла при возрастании расстояния между источником -частиц и счетчиком (для используемой установки параметр рассчитан и приведен в таблице отчета). Рассчитанные значения занести в таблицу и построить на миллиметровой бумаге график кривой поглощения

5. Определить из построенного графика величину экстраполированного пробега

---

альфа-частиц в воздухе. Поскольку используемый в данной работе радиоактивный препарат плутония покрыт защитной пленкой из двуокиси титана , то, прежде чем попасть в воздух, частица проходит слой пленки. В связи с этим, при расчете энергии -частицы с помощью графика (рис.3), используется величина , называемая приведенным экстраполированным пробегом и равная



где - воздухоэквивалентная толщина защитной пленки;

l₀ - толщина пленки (1,7 микрометра),

- коэффициент, характеризующий тормозную способность по сравнению с тормозной способностью воздуха.

6. По графику (см. рис.3) определить энергию -частиц E_эксп.в Мегаэлектроновольтах.

7. Используя значение периода полураспада изотопа плутония  T=87,75 лет, определить по закону Гейгера - Нэттола (1) теоретическое значение энергии -частицы Е_теор.

8. Оценить относительную погрешность определения энергии

. В случае значительного расхождения теоретического и экспериментального значения энергий повторить измерения, увеличив время экспозиции.

9. Сделать выводы по работе.
5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что представляет собой -частица? Каковы ее основные характеристики?

2. Как зависит период полураспада ядра от энергии -частицы?

3. Какие основные виды потерь энергии имеют место при прохождении заряженной

---

-частицы через вещество?

4.Что такое средний пробег, экстраполированный пробег и приведенный экстраполированный пробег? Почему при оценке пробега - частицы следует вводить поправку на телесный угол?

5. Каков принцип работы фотоэлектронного умножителя?

ПРИЛОЖЕНИЕ

ФОРМА ОТЧЕТА

Титульный лист

У Г Т У - У П И

Кафедра физики


О Т Ч Е Т

по лабораторной работе №40

Исследование -распада радиоактивного изотопа плутония
Студент___________________

Группа ______________________

Дата ________________________

Преподаватель……………………

На внутренних страницах:

1. Расчетная формула Гейгера-Нэттола.

2. Таблица результатов измерений

Зависимость числа импульсов от расстояния между

альфа-источником и сцинтилляционным счетчиком

x, мм	отн. Ед.		N(x)
			1		2		3	4	5
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30	0,420 0,410 0,390 0,380 0,360 0,350 0,300 0,274 0,250 0,229 0,210 0,195 0,184 0,165 0,142 0,135
40 (фон)

---

Смотрите также файлы

• Негосударственное образовательное частное учреждение высшего образования московский.docx

• Датчики положения.docx

• 3. Горный каркас России Урал и горы Южной Сибири Урал в переводе с тюркского означает пояс. Каменный пояс Русской земли.doc

• Выполнение практической работы3.docx

• Самоанализ по режимному моменту Закаливание после сна. Цель.pdf