2. Калибровка спектрометра

Для измерения кинетической энергии α-частиц шкалу спектрометра (ось абсцисс) необходимо прокалибровать в единицах энергии, т.е. установить однозначную связь между энергией α-частиц и номером канала (см. рис. 9). Обычно шкала спектрометра линейна, и зависимость кинетической энергии Т_α α-частиц от номера канала m, в котором располагается максимум распределения, можно представить в следующем виде:

.

(II.1 )

Поэтому калибровку достаточно выполнить в двух точках шкалы спектрометра. В данной работе калибровка выполняется с помощью двух источников α-излучения: ²³²Th и ²⁴⁴Cm. Основные характеристики этих источников приведены в приложении к данной работе.

Последовательность действий при калибровке спектрометра такова. Вызывается программа набора аппаратурного спектра и набирается спектр для одного из калибровочных источников (безразлично какого). Фиксируется номер канала, которому соответствует максимум (пик) распределения. Затем аналогичная операция выполняется со вторым источником. Для получения удовлетворительной статистической точности следует набрать не менее 70000 импульсов. По формулам

,	(II.2 )
	(II.3 )

вычисляются коэффициенты a и d в зависимости (II.1 ). В этих формулах (Т₁, m₁) и (T₂, m₂) – энергия и положение пиков соответствующих калибровочных источников. Энергия выражается в единицах МэВ.

3. Определение кинетической энергии α-частиц неизвестных источников

Не выходя из программы набора аппаратурного спектра, набирается аппаратурный спектр для каждого из десяти предлагаемых источников (в произвольной последовательности) и фиксируются номера каналов, в которых располагаются пики распределений для каждого из источников. Рекомендуемое количество набираемых импульсов составляет не менее 50000. После окончания измерений следует выйти из программы.

Затем с помощью формулы (II.1 ) и полученных в результате калибровки численных величин коэффициентов a и b находят кинетические энергии α-частиц для каждого из источников.

4. Обработка результатов измерений и оформление отчета

1. После нахождения кинетической энергии α-частиц каждого из источников с помощью таблиц приложения выберите нуклид, которому соответствует данная кинетическая энергия Т_α α-частиц, и запишите его период полураспада Т_1/2.

2. Для нуклидов с одинаковыми Z постройте зависимость lnλ =  , используя экспериментально найденные величины энергии Т_α, выражая Т_α в Дж, а λ в с^-1. В качестве образца используйте график на рис. 3. Определите коэффициенты a и b в зависимости (I.25) .

3. Для нуклида, заданного преподавателем, вычислите радиус дочернего ядра (формула (I.31)), высоту кулоновского барьера и его ширину (формула (I.13)). Постройте энергетический спектр α-частиц для этого источника.

К онтрольные вопросы

1. Какова природа α-частиц, их состав и основные характеристики?

2. В какой области таблицы нуклидов расположены α–активные ядра?

3. Как можно вычислить энергию, которая высвобождается при α-распаде? В какой форме она существует?

4. Как рассчитать кинетическую энергию α-частиц?

5. Какова форма энергетических спектров α-частиц? Их объяснение?

6. Какие α-частицы называются короткопробежными?

7. Как возникают длиннопробежные α-частицы?

8. В чем различие тонкой структуры энергетических спектров α-частиц при распаде четно-четных ядер и ядер с другим нуклонным составом?

9. Как зависит потенциальная энергия взаимодействия между дочерним ядром и α-частицей от расстояния между их центрами?

10. Что такое высота и ширина кулоновского барьера?

11. Какое явление принято называть туннельным эффектом?

12. От чего зависит коэффициент прозрачности кулоновского барьера при α-распаде?

13. По каким параметром α-распада можно оценить радиус дочернего ядра.

14. Почему различаются формы пиков энергетического и аппаратурного спектров.