Складові частини експериментальної установки.

У даній роботі використовується наступна вимірювальна установка, що складається з:

1. джерела живлення;

2. рахункового пристрою ПСО2-4;

3. лічильника Гейгера-Мюллера в захисному кожусі;

4. радіоактивного препарату;

5. алюмінієвих пластинок.

Рахунковий пристрій ПСО2-4 може визначати різні проміжки часу в межах (від 0,1 до 1000 с).

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ.

1. Ознайомиться з експериментальною установкою, роботою її окремих приладів, з електричною схемою установки.

2. Перевірити працездатність приладу ПСО2-4 в режимі “проверка”, а далі визначити радіоактивний фон в лабораторії. Для цього треба нажати кнопку “однократное действие”, “300 с”, “сброс”, “пуск”. Знайти середнє число частинок n_ф фону за 1с.

3. Установити радіоактивний препарат під лічильником Г.-М. і накрити алюмінієвими пластинами. Виключити кнопку “однократное действие” і змінити час - 1 с. Приготувати листок паперу в клітинку (на розвороті) для побудови графіку. На вісі абсцис відкладаємо число імпульсів n, що з’являються на табло лічильника ПСО2-4 за 1с, а по вісі ординат – число повторень кожного імпульсу N_e(n). (мал. 1.)

4. Переконавшись, що прилад працює вірно, приступайте до зняття статистичних даних:

а) одержати не менше 500 відрахунків;

б) визначте середнє значення кількості імпульсів за 1 с - . Для цього на пристрої ПСО2-4 натисніть “300 с”, “однократно”, “сброс”, “пуск”. Отримане число потрібно розділити на 300).

5. Після зняття всіх відрахунків на листку паперу (мал. 1.) утвориться фігура із точок. Поблизу крайніх точок проведіть плавну криву. Це і є експериментальна крива набору статистичних даних N_е(n_i). Для побудови графіка N_T(n_i) по формулі (4) дані, що використовувалися для побудови графіка, занесіть у таблицю 1.

6. Звіт по даній роботі подавати у вигляді заповненої таблиці розрахунків і графіка N_е(n) експериментального і теоретичного N_Т(n).

7. Оцінити вірогідність отриманих результатів.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ.

1. У чому складається розходження між статистичними і динамічними закономірностями?

2. Що описує формула Пуассона?

3. Який зміст теоретичної кривої, одержаної за формулою Пуассона?

4. На підставі отриманих результатів доведіть статистичний характер закону радіоактивного розпаду.

ЛІТЕРАТУРА.

1. Савельєв И.В. Курс загальної фізики. Т. З. Наука, 1979.

2. Базакуца В.А. Лабораторний практикум по фізиці. Ч.2., Харків, 1972.

 

РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ

Таблиця 1.

N (відлік.)	n	P(n)	NТ(ni)	Nе(ni)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.

 

Рис. 1.

Лабораторна робота № 3

ДОЗИМЕТРІЯ

МЕТА: ознайомитися з основними поняттями і величинами дозиметрії і навчитися визначати їх дослідним шляхом.

ЗАВДАННЯ ДО РОБОТИ:

1. Вивчити основні дозиметричні величини і одиниці їх виміру;

2. Познайомитися з принципом дії і роботою дозиметра ДРГЗ-02

3. Провести дозиметричні виміри у приміщенні;

4. Визначити активність і потужність експозиційної дози радіоактивного

препарату.

ПРИЛАДИ І МАТЕРІАЛИ:

1. Дозиметр ДРГЗ-02;

2. Контрольний радіоактивний препарат;

3. Дослідний радіоактивний препарат.

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ.

При радіоактивному розпаді ядер випромінюються елементарні частки , , , р і рештки ядер. Розпад ядер відбувається спонтанно і описується законом

(1)

де N₀ - попереднє число ядер, N - кількість ядер, що залишилися на час t. Швидкість розпаду ядер визначається постійною , яка характеризує імовірність розпаду ядра за 1 с. Так, якщо радіоактивних ядер в препараті N, то за 1 їх розпадається . Це число називається активністю A радіоактивного препарату, тобто

(2)

Розділ фізики, що вивчає активність радіоактивних ізотопів, зветься радіометрією. За одиницю активності історично визначилась активність одного граму радію (Rа). Ця одиниця отримала назву Кюрі (Кu). 1 Кu = розп./с. Ще одна одиниця активності - Резерфорд. 1 Резерфорд = розп./с. В системі СІ за одиницю активності прийнято - Беккерель (Бк). 1 Бк = 1 розп./с.

Частинки, що випромінюються радіоактивними ізотопами, при взаємодії з атомами чи молекулами можуть викликати їх збудження або іонізацію. Тому радіоактивне і рентгенівське випромінювання називають іонізуючим випромінюванням. В зв'язку з широким застосуванням радіоактивних ізотопів їх іонізуючу дію на речовину стали вивчати досконало і був утворений розділ фізики, який вивчає властивості іонізуючого випромінювання, фізичні величини, що характеризують взаємодію іонізуючого випромінювання із середовищем, а також засоби і методи вимірювання цих величин.

Фізичну величину, що характеризує взаємодію іонізуючого випромінювання із середовищем називають дозою поглинання.

Доза поглинання (Д) - дорівнює відношенню середньої енергії , переданої іонізуючим випромінюванням речовині в певному об’ємі, до маси речовини в цьому ж об’ємі:

(1)

Одиниця поглиненої дози в СІ - грей (Гр). 1 Гр = 1 Дж/кг. Часто користуються позасистемною одиницею дози поглинання - рад. 1 рад = Гр. Потужність дози поглинання Д виражається дозою, яку одержує речовина за одиницю часу:

(2)

Доза поглинання характеризує не саме іонізуюче випромінювання, а його вплив на середовище. Один і той же потік випромінювання може створити різну дозу поглинання. Це пояснюється різними фізичними процесами взаємодії випромінювання з речовиною.

Фотони і нейтрони відносяться до іонізуючого випромінювання, що посередньо іонізує речовину. Їх безпосередня взаємодія з речовиною породжує заряджені частинки, що і викликають іонізацію середовища. Визначення енергії поглинання побічного іонізуючого випромінювання викликає окремі ускладнення. Для її оцінки введена особлива величина - керма (К), що являється мірою енергії, переданої побічними іонізуючими випромінювачами зарядженим частинкам в певному об’ємі.

Керма - це відношення суми початкових кінетичних енергій всіх заряджених іонізуючих частинок певного об’єму до маси речовини в цьому ж об’ємі.

(3)

Одиниця вимірювання кермі у СІ - 1 Гр.

До недавнього часу (1990 р.) для характеристики дії поля фотонного випромінювання на середовище, використовували експозиційну дозу. Вона визначала іонізаційну дію рентгенівського і гамма-випромінювання на повітря (використовується і до цього часу).

Експозиційна доза () фотонного випромінювання - це відношення сумарного заряду всіх іонів одного знаку при повній загальмованості електронів в певному об’ємі повітря з масою до маси повітря в цьому ж об’ємі:

(4)

Одиниця в системі СІ 1 Кл/кг.

Потужність експозиційної дози рівна:

(5)

Позасистемною одиницею експозиційної дози є рентген (Р). Експозиційній дозі в 1 Р відповідає сумарний заряд , що дорівнює одній електростатичній одиниці кількості електрики в 0,001293 г повітря (маса 1 см³ повітря при нормальних умовах).

(1 Р відповідає утворенню в 1 см³ повітря пар іонів. На утворення одної пари іонів в повітрі витрачається в середньому 34 еВ енергії.

До цього часу більшість дозиметричних приладів проградуйовані в рентгенах.

Біологічна дія іонізуючого випромінювання залежить як від виду випромінювання, так і від виду біологічної тканини, з якою воно взаємодіє. При одній і тій же дозі поглинання біологічний ефект дії іонізуючого випромінювання різний.

Для характеристики дії іонізуючого випромінювання на біологічну тканину вводиться поняття відносної біологічної ефективності або коефіцієнт якості іонізуючого випромінювання “К”.

Якщо - доза поглинання еталонного випромінювача, а - доза поглинання випромінювача, що викликає той же біологічний ефект, що і , то

(6)

Для оцінки біологічної дії іонізуючого випромінювача вводиться поняття еквівалентна доза (Н). За визначенням:

(7)

В системі СІ за одиницю еквівалентної дози приймають 1 зіверт (Зв).

Коефіцієнт К для рентгенівського, , випромінювання дорівнює одиниці. Для нейтронів , для -частинок К=20.

Згідно нормативних положень категорії людей групи А* за 1 рік не повинні отримати більше Зв., а населення групи В** - не більше Зв.

* - що працюють з радіоактивними препаратами.

** - не пов’язане з радіоактивними препаратами.