Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Будова експериментальної установки.
Експериментальна установка схематично представлена на рис.2.
Рис. 2.
- S - джерело випромінювання g-частинок; - К - коліматор; - П – пластинки, що вбирають випромінювання (поглиначі); - сч – лічильник Гейгера-Мюлера; - ПП – лічильний пристрій (ПСО2-4); - БП - блок живлення. Вузли установки повинні розміщюватися у певній відповідності. Щоб отримати більш менш правдоподібні результати при вимірах, необхідно розміщувати випромінювач так, щоб пучок g-квантів менше розсіювався і його промені були паралельно направлені у виділені в свинцевих коліматорах віконця. Випромінювачем g-квантів використовують b-радіоактивний кобальт . Період його напіврозпаду Т=5,3 роки. Схема розпаду відображена на рис.3. Рис. 3. Так як g-кванти, що випромінюються ядром , супроводжують його b-розпад, то радіоактивність g-випромінювача триватиме час, що збігається з періодом напіврозпаду . Оскільки b-спектр випромінювання 60Со більш “м'який” (Е=0,32 МэВ), то усі випромінювані ним b-частинки будуть поглинатися стінками ампули з Al, в якій знаходиться сам випромінювач. Для g-випромінювання стінки ампули практично прозорі. У роботі розглядається можливість проведення досвіду на двох різних вимірювальних установках. ВИКОНАННЯ ДОСЛІДУ У досліді виміряється число g-часток N, зареєстрованих лічильником Гейгера-Мюллера. 2.1. Проведення досліду: 1. Вимірити товщини d пластин Al і Pb, що використовується в роботі як поглинач. Результати вимірів занесіть у таблицю; 2. Перевірити працездатність приладів що використовуються в лабораторній роботі, а також виміряти фон в лабораторії. Для цього включити прилад ВУП-2 і ПСО2‑4. На приладі ПСО2-4 нажати кнопки “300 с”, “однократно”, “пуск”. Знайти усереднений фон іонізуючого випромінювання в лабораторії за 100 с.; 3. Визначити інтенсивність N0 g-випромінювання випромінювача 60Со. Виміри провести за t =100 с; 4. Визначити інтенсивність N g-випромінювання, що пройшла через поглинач товщиною d1, d2, d3 см. Вимір провести за t =100 с і занести в таблицю; 5. Дослід провести для пластинок Al і Pb. Розрахунок коефіцієнта поглинання. Залежність числа g-фотонів (N), що пройшли через товщину d, визначається: (7) де I0=N0i, I(d)=N(d) Якщо визначити значення N(d) для двох товщин, то можна отримати співвідношення:
звідки (8) з урахуванням фону NФ Формула (8) буде мати вигляд: (9) За допомогою формули (9) визначаємо коефіціент поглинання для Al і Pb. Для визначення m треба використовувати графік, зображений на рис. 5. Визначені результати порівняти з даними графіків на рис. 4.
Рис. 4. Рис. 5. 2.3. Розрахунки і висновки: 1. Визначити значення коефіцієнтів поглинання для Al () і Pb () за формулою (9) 2. Побудувати графіки N(d) для Al і Pb. 3. Порівняти отримані значення mPb mAl з даними, які можна одержати з графіка (мал. 4). 4. Проаналізувати процеси, що призводять до поглинання g-випромінювання в Pb і Al.
КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ. 1. Що таке g-випромінювання? 2. Види взаємодії g-випромінювання з речовиною? 3. Чому відрізняється коефіцієнт поглинання Al відрізняється від коефіцієнта поглинання Pb? 4. Яке джерело g-випромінювання використовується â роботі? Які характеристики g-випромінювання: Е, n, l?
ЛІТЕРАТУРА. 1. Савельєв И.В. Курс загальної фізики, т.3., 1979р.; 2. Базакуца В.А. Лабораторний практикум по фізиці, Харків, 1972 р.
РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ Таблиці вимірів 1. Характеристики фона.
2. Характеристики джерела g-випромінювання.
3. Інтенсивність g-випромінювання, що пройшло через речовину, коефіцієнти поглинання.
Висновки: __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Лабораторна робота № 5
ДОСЛІДЖЕННЯ РАДІОАКТИВНОСТІ ПРИРОДНИХ СОЛЕЙ.
МЕТА РОБОТИ: визначити, які з запропонованих солей є радіоактивними. ЗАВДАННЯ: 1) ознайомитись з установкою для вимірювання радіоактивності солей; 2) провести вимірювання радіоактивного фону; 3) визначити середнє значення кількості імпульсів, що фіксується установкою, для запропонованих солей; 4) зробити висновки щодо радіоактивності солей. МАТЕРІАЛИ ТА ОБЛАДНАННЯ: радіометр-дозиметр МКС-01Р; солі – сульфат міді, хлорид натрію, хлорид калію, хлорид кальцію. ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ. Радіоактивність – властивість деяких ядер самовільно перетворюватись в інші ядра з випромінюванням частинок. Радіація, або іонізуюче випромінювання – це частинки і гамма-кванти, енергія яких достатньо велика, щоб при дії на речовину створювати іони різних знаків. Радіацію не можна викликати за допомогою хімічних реакцій. Радіоактивність буває природна та штучна. В результаті ядерний реакцій можуть утворюватись радіоактивні ядра. Ці ядра мають штучну радіоактивність. Природну радіоактивність мають радіоактивні нукліди, які зустрічаються в природі. Їх близько 300. Природна радіоактивність існує мільярди років, вона присутня практично повсюди. Іонізуюче випромінювання існувало на Землі задовго до зародження на ній життя і було присутнє в космосі до виникнення самої Землі. Радіоактивні матеріали увійшли до складу Землі з самого її утворення. Будь-яка людина трохи радіоактивна: у тканинах людського тіла одним з головних джерел природної радіації є калій-40 і рубідій-87, причому не існує способу позбавитися від них. Калій є одним із 10 найбільш поширених елементів у земній корі і входити до складу багатьох мінералів і органічних речовин. Калій, який існує у природі, має три ізотопи: калій-39 (93,2581%), калій-41 (6,7302%) і радіоактивний ізотоп калій-40, кількість якого дорівнює лише 0,0117%. Період його піврозпаду 1,27·109 років. Він розпадається з імовірністю 89,3% через b -розпад і ймовірністю 10,7% через k -захват з емісією ?- випромінювання. Хоча питома активність калій-40 дуже низька через великий період його піврозпаду, але завдяки великому розповсюдженню, калій є відповідальним майже за 12% природної радіації, під дію якої ми підпадаємо. Людське тіло містить в середньому близько 15 г калію, що утворює в середньому радіоактивність від 3 до 5 кБк. Сучасна людина до 80% часу проводить у приміщеннях – вдома або на роботі, де і одержує основну дозу радіації: хоча будівлі захищають від випромінювань ззовні, в будматеріалах, з яких вони побудовані, міститься природна радіоактивність. Істотний внесок в опромінювання людини вносить радон і продукти його розпаду. Радіоактивний фон – це радіоактивність в певній місцевості. Вона обумовлена як природною радіоактивністю (корисні копалини, космічне випромінювання), так і діяльністю людини (техногенна радіоактивність).
На Землі існують населені області з підвищеним радіоактивним фоном. Це, наприклад, високогірні міста Богота, Лхаса, Кіто, де рівень космічного випромінювання приблизно в 5 разів вищий, ніж на рівні моря. Це також піщані зони з великою концентрацією мінералів, які містять фосфати з домішкою урану і торія - в Індії (штат Керала) і Бразилії (штат Еспіріту-Санту). Можна згадати ділянку виходу вод з високою концентрацією радію в Ірані (м. Ромсер). Хоча в деяких з цих районів потужність поглиненої дози в 1000 разів перевищує середню по поверхні Землі, обстеження населення не виявило порушень у рівні захворюваності і смертності. Крім того, навіть для конкретної місцевості не існує "нормального фону" як постійної характеристики, його не можна одержати як результат невеликого числа вимірювань. У будь-якому місці, навіть для неосвоєних територій, радіаційний фон змінюється від точки до точки, а також в кожному конкретному місці з часом. Ці коливання фону можуть бути доволі значними. Техногенна радіоактивність виникає внаслідок людської діяльності. Господарська діяльність, у процесі якої відбувається перерозподіл і концентрація природних радіонуклідів, приводить до помітних змін природного радіаційного фону. Сюди відноситься видобування і спалювання кам'яного вугілля, нафти, газу, інших горючих речовин, використання фосфатних добрив, видобування і переробка руди. Так, наприклад, дослідження нафтопромислів на території країни показують значне перевищення допустимих норм радіоактивності, підвищення рівня радіації в районі свердловин, викликане відкладенням на обладнанні та ґрунті солей радію-226, торія-232 і калія-40. Такий вид транспорту, як цивільна авіація, піддає своїх пасажирів підвищеній дії космічного випромінювання. І, звичайно, свій внесок дають випробування ядерної зброї, підприємства атомної енергетики та промисловості. Безумовно, можливе і випадкове (неконтрольоване) розповсюдження радіоактивних джерел: аварії, втрати, розкрадання, розпилення і т.п. Такі ситуації, на щастя, дуже рідкісні. Крім того, їх небезпеку не слід перебільшувати. Для порівняння, внесок Чорнобиля в сумарну колективну дозу радіації, яку одержить населення, що проживає на забруднених територіях, в майбутні 50 років складе всього 2%, тоді як 60% дози визначатимуться природною радіоактивністю
Вимірювання радіаційного фону в місті Суми дозволяють вказати типові значення фону на відкритій місцевості – 10-16 мкР/год. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ. 1. Визначити фонове значення кількості імпульсів за 100 секунд. Отримані значення занести до таблиці та знайти середнє.
2. Підрахувати кількість імпульсів за час t = 100 с; 200 с; 300 с для кожного зразку солей. Заповнити таблицю:
3. Проаналізувати отримані результати і зробити висновок про те, які з досліджуваних солей є радіоактивними. 4. Визначити активність певної маси радіоактивної солі за вказівкою викладача. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ: 1. Радіоактивність. Природна та штучна радіоактивність. 2. Радіоактивний фон. Чинники, які впливають на радіоактивний фон. 3. Типові значення радіоактивного фону в нашій місцевості. 4. Пояснити, яким елементом обумовлена радіоактивність досліджуваної солі. 5. Активність препарату. Одиниці вимірювання активності. Лабораторна робота № 6. ВИЗНАЧЕННЯ ГРАНИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ β -СПЕКТРУ РАДІОАКТИВНОГО ІЗОТОПУ МЕТОДОМ ПОГЛИНАННЯ МЕТА РОБОТИ: визначення енергії β -спектру радіоактивних ядер методом поглинання β -випромінювання. ЗАВДАННЯ: 1) ознайомитися з роботою радіометра-дозиметра МКС-01Р; 2) провести дослідження залежності кількості імпульсів, зареєстрованих приладом, від товщини шару Al; 3) визначити максимальну енергію β -частинок при ПРИЛАДИ І МАТЕРІАЛИ: радіометр-дозиметр МКС-01Р; мікрометр; набір пластинок Al різної товщини. ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ На відміну від α - і γ -випромінювання, енергетичні спектри яких дискретні, спектр β -випромінювання є суцільним. Типовий розподіл енергії для спектра β -частинок, представлено на рис.1, де N (E) – число електронів з енергією Е і. Спектри всіх β -випромінювачів подібні до спектру, зображеного на рис.1, відрізняються вони лише максимальним значенням енергії, верхньою межею, яка для різних ізотопів знаходиться в межах від 18 кеВ (для ) до 16,6 МеВ (для ). Особливістю β -розпаду є утворення нейтрино поряд з електроном (позитроном), яке забирає частину енергії, що виділяється під час розпаду ядра. У багатьох випадках дочірнє ядро утворюється в збудженому стані і його перехід до нормального стану завершується випромінюванням γ -фотона. Спектри
Метод поглинання базується на аналізі кривої поглинання частинок у речовині. Якщо через пластинку металу товщиною d пропустити потік частинок, то внаслідок розсіяння електронів і вибування їх з потоку, інтенсивність потоку зменшується. У першому наближенні залежність інтенсивності потоку β -частинок від товщини d поглинача є експоненціальною: І х = І 0 е (- μρ d ), (1) де І 0 – інтенсивність падаючого потоку; І х – інтенсивність потоку після проходження шару поглинача товщиною d; μ – масовий коефіцієнт поглинання; ρ – густина речовини. Величину ρd (кг/м2) називають масовою товщиною поглинаючого шару. При деякій товщині d max спостерігається повне поглинання β -частинок потоку. Значення d max ρ = R вважається ефективним пробігом частинок. Ця величина практично не залежить від роду поглинача і зручна для визначення граничної енергії Е max β -спектру. Зв’язок між величинами R i E max заданий формулами: R = 0,54 E max – 0,13 для 0,8 < E < 3 МеВ; (2) R = 0,41 E max – 1,4 для 0,15 < E < 0,8 МеВ. (3) У виразах (2) і (3) R вимірюється в г/см2, а Е – в МеВ. Для експериментального визначення R між джерелом випромінювання і лічильною установкою розміщують алюмінієві пластинки різної товщини і при досягненні d = d max інтенсивність β -потоку стає рівною нулю і лічильник фіксує лише фон. Побудувавши криву залежності = f (d), яка має вигляд представлений на рис.3, можна визначити R. Визначення R ускладнюється ще тим, що крива залежності (d) поблизу граничного значення товщини фільтра асимптотично наближується до вісі d, тобто не має чіткої межі. Тому є сенс побудувати графік у напівлогарифмічному масштабі: ln = f (d).
За графіком функції ln (d) визначаємо d max, як показано на рис.4. Енергію E max можна визначити, якщо відома товщина шару поглинача, при якій інтенсивність потоку β -частинок зменшується в 2 n разів (n = 1; 2;... n). Гранична енергія визначається за допомогою номограми (рис.5). По вісі абсцис відкладають товщину шару алюмінію, яка зменшує інтенсивність потоку в 21; 22; 23;...; 2 n разів. На номограмі числа біля кривих відповідають значенням n, а вздовж вісі ординат – граничній енергії E max. Для визначення E max цим методом необхідно знайти за допомогою кривої поглинання (рис.3) величини товщини шарів, при яких інтенсивність спадає в 2, 4, 8,... n разів і за графіком на рис.5 знайти значення E max. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ. 1. Ознайомитися з роботою радіометра-дозиметра МКС-01Р. 2. Визначити радіоактивний фон в лабораторії. Дані занести до таблиці:
3. Виміряти інтенсивність b -випромінювання при проходженні через пластинки Al різної товщини (товщини пластинок виміряти за допомогою мікрометра). Отримані дані занести до таблиці.
4. Побудувати графіки = f (d) та ln = f (d). За графіками визначити d max: 1) d max = ______________; 2) d max = ______________
5. Використовуючи формулу (2) або (3) методичних рекомендацій, обчислити Е max: Е max = _________________ 6. За графіком = f (d) знайти d 1/2 та d 1/4; за допомогою номограми, приведеної в методичних рекомендаціях, визначити Е max. Отримані результати занести до таблиці:
7. Зробити висновки відносно отриманих результатів.
КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ. 2. Чому спектр енергій β -частинок має неперервний характер? 3. Запишіть можливий перехід ядра в ядро за рахунок β -розпаду. Які β -переходи спостерігаються в радіоактивних ядрах? 4. Що таке ефективний пробіг β -частинок і який його зв’язок з E max? 5. Записати схему β -розпаду нукліда, який використовувався в роботі. 6. Якими методами визначалася E max?
Лабораторна робота № 7 ДОСЛІДЖЕННЯ α‑РОЗПАДУ РАДІОАКТИВНОГО ІЗОТОПУ ПЛУТОНІЮ
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-06-26; просмотров: 320; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 54.224.124.217 (0.084 с.) |