Описание лабораторной установки
Для установления закономерности поглощения β-излучения в данной работе используется блок детектирования БДЗБ-100, предназначенный для измерения плотности потока β-излучения в месте своего расположения в диапазоне энергий от 0,3 до 3,0 МэВ. Блок подключен к измерителю скорости счёта импульсов УИМ2-2Д (далее – измеритель), который регистрирует не только значение измеряемой величины, но и его относительную погрешность в процентах.
Радиоактивный β-препарат 90Sr (излучатель) в защитном контейнере с отверстием помещён на определённом расстоянии от входного окна блока детектирования с таким расчётом, чтобы между препаратом и детектором
β-излучения можно было свободно расположить слой вещества, целиком поглощающий данное излучение. В качестве поглотителя используют листочки алюминиевой фольги различной толщины. При отсутствии поглотителя слой воздуха между препаратом и входным окном блока детектирования составляет 24±1 мм.
Установка содержит следующие основные узлы (рис. 5).
Рис. 5. Общий вид лабораторной установки
1. Основание, внутри которого размещены радиоактивный препарат и коллиматор (формирователь пучка β-частиц). Поглотитель (листочки алюминия) помещают на верхней поверхности основания вслед за коллиматором.
2. Блок детектирования БДЗБ-100.
3. Измеритель скорости счёта импульсов УИМ2-2Д.
Выполнение работы
1. Ознакомиться с описанием к работе и аппаратурой.
2. С разрешения преподавателя и в его присутствии включить измеритель.
3. Измерить фон 
при закрытой стальной заслонке.
4. Удалить стальную заслонку с отверстия камеры с β-излучающим препаратом и произвести измерения плотности потока, постепенно добавляя калиброванные по размеру листочки алюминиевой фольги. Первое измерение производят без поглотителя, последующие – с поглотителем, который помещают в кассету по одному или несколько листочков, в зависимости от толщины. Толщину листочков поглотителя заранее измеряют микрометром и увеличивают в процессе измерений до тех пор, пока не наступит колебание скорости счёта импульсов около некоторого значения, близкого к фону. Фон измеряют до опыта в присутствии закрытого контейнера с препаратом. Последние несколько измерений выполняют с алюминиевыми пластинками общей толщиной не более 2 мм, количество измерений – 10 - 15. Результаты измерений помещают в таблицу 1.
Таблица 1
| № п/п | Толщина поглотителя d, cм | τ, г/см2 | J, имп/мин·см2 | Отн. погр-сть (ΔJ/J), % | ln J |
| … | |||||
5. Выключить измеритель и вернуть на своё место защитную стальную заслонку.
6. Вычислить значение τ для каждого измерения с учётом того, что слой воздуха толщиной 1 см при нормальных условиях эквивалентен 0,00129 г/см2 алюминия:
τ=2,7 d + 0,00129(2,4– d)г/см2, (8)
где d – общая толщина вложенных листочков поглотителя в сантиметрах.
7. Вычислить 
.
8. На миллиметровой бумаге построить график зависимости 
. Для каждой точки отложить по вертикали вверх и вниз значение погрешности 
, выразив проценты обычными числами.
9. Построить на графике горизонтальную линию, соответствующую .
10. Путём экстраполяции к этой линии найти «толщину» слоя полного поглощения R.
11. В зависимости от значения R выбрать необходимую расчётную формулу (6 - 8) и найти по ней верхнюю границу энергии β-излучения.
12. Оценить погрешность измерения этой энергии. Как видно из формул(5 - 7), указанная погрешность полностью определяется погрешностью Δ R при нахождении величины R. Она представляет собой неопределённость в положении точки пересечения кривой на рис.4 с осью τ. Эта неопределённость обусловлена тем, что по экспериментальным точкам данная кривая может быть проведена не единственным образом. По сравнению с ней погрешность, связанная с неточностью измерения толщины слоя воздуха между поглотителем и детектором, исчезающее мала (убедиться в этом прямым расчётом). После нахождения Δ R погрешность Δ E оценивают по обычным правилам нахождения погрешности косвенных измерений в соответствии с тем, какой из формул (5), (6) или (7) пришлось воспользоваться для определения E.
13. Составить отчёт по работе. По найденному значению энергии E, используя табл. 2, определить какому химическому элементу в действительности принадлежит исследованное β-излучение.
Таблица 2
| Радиоактивный элемент | Период полураспада | Тип распада | Энергия, МэВ |
| 38Sr90 | 27,7 лет | β– | 0,546 |
| 39Y90 | 64,0 час | β– | 2,27 |
Следует заметить, что элемент 38Sr90 в результате β-распада превращается в другой радиоактивный элемент 39Y90 , который также подвержен β-распаду.
Контрольные вопросы
1. Спектр энергий β-излучения. Верхняя граница спектра.
2. Поглощение β-излучения в веществе. Зависимость плотности потока β-частиц J от толщины поглотителя d. Общий и массовый коэффициенты поглощения.
3. Зависимость толщины слоя полного поглощения R от максимальной энергии β-спектра.
4. Определение верхней границы энергии β-спектра по кривой 
.
5. Оценка погрешности измерения энергии верхней границы β-спектра.
Библиографический список
1. А.П. Степанов. Измерение верхней границы энергии бета-спектра. Сборник лабораторных работ. Кафедра теоретической физики физико-технического факультета УПИ, с. 10 – 20, Екатеринбург: ротапринт УПИ, 37355, 1965.
2. Лабораторные занятия по физике: Учебное пособие/Гольдин Л.Л., Игошин Ф.Ф., Козел С.М. и др. – М.: Наука, 1983. – 704 с.
3. В.И. Спицын, П.Н. Кодочигов и др. Методы работы с применением радиоактивных индикаторов. Изд-во АН СССР, М.: 1955.
4. Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. И.К.Кикоина. – М.: Атомиздат, 1976 – 1008 с.
5. Популярная библиотека химических элементов. https://n-t.ru/ps/