4. Вимірювання коефіцієнта поглинання

Для вимірювань коефіцієнта поглинання радіоактивного випромінювання речовиною використовується препарат з дещо більшою активністю, ніж у попередньому досліді. Більша активність препарату дозволяє скоротити тривалість кожного вимірювання до 1 хвилини.

Для визначення коефіцієнта поглинання знімають експериментальну залежність N(x) – швидкості лічби детекторів від товщини x поглинача, який розміщують між джерелом іонізуючого випромінювання (препаратом) та детекторами. В якості поглинача використовується набір алюмінієвих пластинок товщиною 0,1 – 0,2 мм. Порядок вимірювань:

1. Встановити препарат на підставку блоку детекторів.

2. Виміряти і записати в таблицю початкову швидкість лічби – число зареєстрованих детекторами імпульсів за 1 хвилину. Відсутність поглинаючих пластинок в даному вимірюванні відповідає у формулі (10, а) значенню товщини поглинача х = 0.

3. Покласти зверху на препарат першу пластинку поглинача, записавши в таблицю її товщину х₁. Якщо товщина пластинки невідома, її слід виміряти мікрометром. Повторити вимірювання згідно п.1 швидкості лічби детекторів в присутності першої пластинки.

4. Додаючи щоразу по одній пластинці (тобто поступово збільшуючи загальну товщину поглинача) і вимірюючи товщину кожної чергової пластинки, визначити відповідну кількість зареєстрованих імпульсів Вимірювання продовжувати, доки кількість зафіксованих імпульсів не зменшиться принаймні у 2,5 – 3 рази порівняно з початковим значенням . Результати вимірювань записати в таблицю.

5. Перерахувати одержані величин з поправкою на фон (див. розділ 4.3.2): .

6. Побудувати на міліметровому папері графік експериментальної залежності N(x), де х = Σх_і – сумарна товщина поглинаючих пластинок у відповідному вимірюванні.

7. По графіку отриманої залежності N(x) знайти товщину шару половинного ослаблення Δ_½.

8. Розрахувати за формулами (4.12) та (4.11) лінійний μ та масовий μ_m коефіцієнти ослаблення для алюмінію.

Контрольні запитання

1. Яка будова атомних ядер? Що таке нуклон? Поясніть з допомогою символічних позначень ядер, що таке ізотопи. Наведіть приклади.

2. В чому полягає явище природної радіоактивності? Що таке іонізуючі випромінювання? Яка природа основних видів іонізуючих випромінювань?

3. Напишіть загальні схеми α- та β-розпадів ядер. Наведіть конкретні приклади. Які закони природи виконуються при радіоактивних перетворюваннях ядер?

4. Виведіть закон радіоактивного розпаду. Назвіть основні характеристики радіоактивних ізотопів; радіоактивних препаратів. В яких одиницях вимірюють сталу розпаду; активність препарату?

5. Виведіть закон поглинання випромінювання. Що таке лінійний коефіцієнт ослаблення; шар половинного ослаблення? Від чого залежать ці величини і як вони пов’язані між собою?

6. Яка будова і принцип дії лічильника Гейгера – Мюллера?

7. Які особливості розпаду ізотопу ⁴⁰К і як вони враховуються при вимірюваннях активності? Напишіть схеми розпаду ізотопу ⁴⁰К.

8. Що таке природний радіаційний фон? В яких випадках вимірювання фону є обов’язковими, а в яких – недоцільними?

9. Для двох препаратів з однаковими початковими кількостями радіоактивних ядер, але з різними періодами напіврозпаду зобразіть на одному графіку залежності від часу: а) кількості радіоактивних ядер; б) кількості ядер, що розпалися; в) активності препаратів.

10. За 32 доби активність радіоактивного ізотопу ¹³¹I зменшується приблизно у 16 разів. Який період напіврозпаду цього ізотопу?

1)¹⁾ Позитрон (символ e⁺) – елементарна частинка з позитивним електричним зарядом, античастинка по відношенню до електрона; маси та спіни позитрона та електрона рівні.

2)²⁾ Нейтрино (символ ν) – елементарна частинка з електричним зарядом, рівним нулю, та нульовою масою спокою. Антинейтрино (символ ν) – античастинка по відношенню до нейтрино. Спіни нейтрино та антинейтрино дорівнюють ½.