Контрольные вопросы
Состав, масса, размеры ядра. Изотопы. Сколько протонов и нейтронов содержится в
Что такое б, в, г-излучения? От чего зависит поглощательная способность тел? Какие существуют счетчики элементарных частиц? 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
Что называется периодом полураспада элемента? Что называется активностью элемента? В каких единицах она измеряется? Какой изотоп образуется из
после 2-х в – распадов и одного б – распада? Найти энергию связи ядра изотопа 
. 
Во сколько раз уменьшится активность препарата 15Р32 через t = 20 сут. Т1/2 = 14,3 суток для 15Р32 ? Лабораторная работа № 96
ОПРЕДЕЛЕНИЕ пробега в-частиц в алюминии и ее максимальной энергии
_________________ Группа __________ Дата ______
Введение
Бета-частицы представляют собой поток быстрых электронов, испускаемых ядрами в-радиоактивных элементов. Характерным для в-распада является то, что электроны, испускаемые данным элементом, имеют непрерывный энергетический спектр. Это означает, что в-электроны обладают всевозможными значениями энергии от нуля для некоторого максимального Еmax (рис. 1).
На рис. 1 показано распределение в-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 в-частицы теряют энергию. Потеря энергии в-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 в-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 в-излучения уменьшается и при некоторой толщине становиться равной нулю.
Степень ослабления потока в-частиц при прохождении через вещество зависит от плотности вещества, толщины поглотителя и энергии в-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 в-частицы вместо толщины слоя вещества часто используют величину, равную произведению толщины слоя dm на плотность вещества с.
Максимальную энергию в-частицы в алюминии приближенно можно оценить по эмпирическим формулам:
при Еmax > 0,8 МэВ
(1)
при Еmax < 0,8 МэВ
(2)
где с – плотность алюминия, Г/смі; dm – минимальная толщина поглотителя, см; Emax – максимальная энергия, МэВ.
В этом случае максимальный пробег R выражается в Г/смІ.
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 в-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 в-частицы. Определив экспериментально dm, зная плотность алюминия с = 2,6 Г/смі, можно по соответственной формуле (1) или (2) определить величину максимальной энергии в-частицы Emax в МэВ.
Порядок выполнения работы
При работе с установкой необходимо соблюдать меры предосторожности, так как на отдельные части установки подается высокое напряжение.
Проверить заземление установки. Включить блок питания и пересчетный прибор ПП-16 в сеть 220 В. Кнопки переключателей «вход» должны соответствовать состоянию делителя «1:1» и знаку ~. Нажать и зафиксировать кнопку «50 Hz». Нажать кнопку «пуск» и одновременно включить секундомер. Через 1 минуту нажать кнопку «стоп» и убедиться в правильности работы прибора. За минуту прибор должен отсчитать 3000±5 отсчетов. Нажать и отпустить кнопку «сброс». Кнопки переключателей «вход» поставить в положения «1:1», «_|Ї|_ Ї|_|Ї» и «_|Ї|_». Кнопку «50 Hz» поставить в положение «Работа». Поместить источник в-частиц в держатель и отсчитать число импульсов в минуту – n имп/мин. Помещать между источником в-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 в-частиц 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 dm.
По найденному значению dm, зная плотность алюминия, определить максимальный пробег R, а затем по формуле (2) максимальную энергию в-частицы.
Данные измерений занести в таблицу.
№ измерения | Исследуемый материал | Толщина пластинки | Число импульсов без пластинки | Число импульсов после прохождения излучения через пластинку | dm | R | Максимальная энергия частицы |
Вычислить погрешности измерения Еmax.
