Исследование поглощения - частиц в различных материалах

Цель работы: Определение максимального пробега β – частиц в металлах и энергии источника β – излучения.

Принадлежности: источник β – излучения ⁹⁰Sr, детектор

β – излучения, счетчик импульсов, источник питания, набор металлических поглотителей.

Для радиоактивного изотопа ⁹⁰Sr, который используется в данной работе в качестве источника β^- - радиации, энергия распада, рассчитанная по формуле (7) составляет 0,535 МэВ.

Теоретическое введение Описание установки и методики измерений

Рис. 3.

Блок – схема установки, используемой в данной работе, показана на рис. 3.

Источник бета – частиц помещен в конусообразный контейнер. Регистрация β^- - излучения осуществляется радиометром, принцип действия которого основан на измерении средней скорости счета электрических импульсов, которые возникают в блоке детектирования в результате воздействия β^- - частиц на самогасящиеся счетчики Гейгера – Мюллера, используемые в приборе в качестве детекторов излучения. Электрические импульсы из блока детектирования, попадают по кабелю на измерительный пульт и регистрируются измерителем скорости счета.

Отсчет производится по стрелочному прибору, шкала которого отградуирована в . Измерения средней скорости счета импульсов, поступающих на измерительный пульт, могут проводиться в четырех диапазонах.

Д ля определения пробега β^- - частиц в металлах необходимо измерить число β^- - частиц (N₀), регистрируемых детектором при наличии источника β – излучения и их число (N), прошедших через поглотитель. В качестве поглотителя используются тонкие пластинки алюминия и меди. По графику зависимости числа электронов (N), прошедших через слой вещества от толщины (X) этого слоя, путем экстраполяции определяют максимальный пробег (R_max) (рис.4). Рассчитав затем удельный пробег R_уд=ρ·R, по формуле (8), связывающей удельный пробег и энергию электронов, определяют энергию β – распада данного изотопа.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомьтесь с экспериментальной установкой и назначением органов управления пульта. Снимите заглушку с рабочего окна блока детектирования. Включите блок питания установки.

Рис. 4.

2. Переведите переключатель поддиапазонов в положение ВКЛ, спустя одну минуту в положение УСТ. НУЛЯ. При необходимости установите с помощью ручки УСТ. НУЛЯ стрелку измерительного прибора на нуль.

3. Переведите переключатель поддиапазонов в положение ПРОВ. ПИТ. При этом стрелка измерительного прибора пульта должна находиться справа от реперной метки на шкале прибора.

4. Установите переключатель поддиапазонов измерительного прибора в положение «×10» и определите не менее трех раз число импульсов N₀, регистрируемое прибором в отсутствии поглотителя. Результаты занести в табл.1.

Табл.1.

N п/п	1	2	3	Ср
N,

5. Последовательно загружая пластинки поглотителя в конусообразный контейнер, проведите измерения интенсивности β^- – излучения (N) в зависимости от толщины слоя (X) поглотителя. Суммарная толщина слоя поглотителя должна быть не менее (5 – 10)мм. Время каждого измерения 1,5-2 мин. При отклонении стрелки менее 1,0 деления шкалы необходимо переключатель поддиапазонов перевести на следующий поддиапазон «×1».

6. Результаты измерения для поглотителей из Al и Cu занести в табл.2.

Табл.2.

Материал поглотителя: Al, ρ=2,7 г/cм3

X, мм

Rmax, см

Rуд, г/cм2

E, МэВ

N,

Материал поглотителя: Cu, ρ=8,9 г/cм3

X, мм

Rmax, см

Rуд, г/cм2

E, МэВ

N,

7. Постройте график зависимости N(X) и, экстраполируя участок наиболее резкого спада N(X), определите максимальный пробег β^- – частиц в металле (R_max).

8. Для каждого поглотителя рассчитайте удельный пробег R=R_max·ρ[г/см²], где ρ – плотность материала поглотителя.

9. По формуле (8) рассчитайте энергию β^- – частиц, испускаемых данным источником и сопоставьте ее с теоретическим значением.

В блоке детектирования имеется высокое (0,4 кВ!) напряжение.

Необходимо соблюдать осторожность!

Лабораторная работа 3.17

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ПРОБЕГА -ЧАСТИЦ

В ВОЗДУХЕ

Цель работы: определение длины пробега, скорости и энергии -частицы.

Принадлежности: радиоактивный препарат Pu²³⁸ и микрометрическое устройство для его передвижения, детектор альфа - излучения, счетчик импульсов.

Т

Рис.1

еоретическое введение

Описание установки и методики измерений

Блок-схема установки, используемой в данной работе, показана на рис.3. Источник альфа-частиц помещен в цилиндрическую камеру. Его положение относительно блока детектирования определяется по миллиметровой шкале.

Измерение альфа - излучения осуществляется радиометром, включающим в себя детектор (сцинтилляционный кристалл), фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), усилитель электрических импульсов и измерительный пульт.

Регистрация альфа - излучения производится сцинтилляционным методом, с помощью альфа - детектора, представляющего собой тонкий слой сернистого цинка, активированного серебром и нанесенного на подложку из органического стекла.

Рис.3

Сцинтилляции (вспышки), появляются в сернистом цинке в результате пролета через него альфа-частиц.

Фотоны сцинтиллятора, попадая на высокочувствительный фотокатод фотоумножителя, выбивают из катода электроны, начиная ряд последовательных процессов их умножения. В результате на нагрузке анода фотоумножителя возникают электрические импульсы, которые после их усиления подаются на измерительный пульт. Измерения средней скорости счета импульсов, поступающих на измерительный пульт, могут проводиться в четырех поддиапазонах: от 1 до 10 имп/мин; от 10 до 10² имп/мин; от 10² до 10³ имп/мин; от 10³ до 10⁴ имп/мин.

Д

О

ля определения длины свободного пробега снимается зависимость числа импульсов в минуту от расстояния между -препаратом и детектором.

Из графика зависимости N(l) длина пробега в воздухе определяется экстраполяцией прямолинейного участка до пересечения с осью Оl (рис.4).

Рис.4