Экспериментальная установка

Экспериментальная установка представлена на рис.2. Срабатывание газоразрядного счетчика (1) происходит при попадании в него бета-частицы, образующиеся при бета распаде исследуемого образца (2) (рис.2 а). Электрические импульсы с выхода счетчика после предварительного усиления поступают на счетчик импульсов (рис.2 б), который фиксирует число пришедших импульсов за установленное экспериментатором время.

Инструкция по работе с блоком счетчика импульсов.

Измерение количества импульсов со счетчика может осуществляться в двух режимах «Ручн. » и «Авт. », переключение между которыми производится тумблером 5 ( рис.2 б).

Для проведения измерения количества импульсов со счетчика в режиме «Ручн. » необходимо:

1) выбрать с помощью кнопок 6 время экспозиции (промежуток времени, в течение которого будет проводиться регистрация импульсов, поступающих с газоразрядного счетчика);

2) после нажатия кнопок 4 «Сброс» и 3 «Пуск» начнется регистрация поступающих со счетчика импульсов, которая закончится по истечению установленного времени экспозиции;

3) количество зарегистрированных импульсов и время измерения изображается на экране дисплея 2;

4) для проведения новых измерений в данном режиме требуется повторение операций, приведенных в пунктах 1-3.

Для проведения измерения количества импульсов со счетчика в режиме «Авт. » необходимо:

1) выбрать с помощью кнопок 6 время экспозиции (промежуток времени, в течение которого будет проводиться регистрация импульсов, поступающих с газоразрядного счетчика);

2) после нажатия кнопок 4 «Сброс» и 3 «Пуск» начнется регистрация поступающих со счетчика импульсов, которая закончится по истечению установленного времени экспозиции;

3) количество зарегистрированных импульсов и время измерения изображается на экране дисплея 2;

(а)

(б)

Рис.2 Экспериментальная установка.

4) после некоторой паузы, в течение которой необходимо записать показания дисплея в журнал, автоматически происходит сброс информации и начинается новое измерение со временем экспозиции, установленным первоначально.

Отметим, что процесс регистрации импульсов сопровождается звуковыми щелчками. Режим звукового сопровождения процесса регистрации может быть отменен (обратиться к преподавателю).

Порядок работы

4.1. Ознакомиться с экспериментальной установкой и подготовить ее к работе: включить питание регистратора.

4.2. Установить препарат соли калия перед входным окном счетчика.

4.3. Запустить установку и оценить время, за которое будет зарегистрировано ~5000 импульсов. В течение этого времени провести счет импульсов.

4.4. Между препаратом и счетчиком установить фильтр и произвести измерения фона за то же время.

4.5. Определить необходимые размеры установки и образца.

4.6. Рассчитать активность по формуле (13).

4.7. Определить число радиоактивных атомов в образце по формуле (6).

4.8. Найти период полураспада из формулы (5). Оценить погрешность (п. 2.2.7.).

5. Контрольные вопросы

I. Пояснить смысл величин, входящих в закон радиоактивного распада

2. Как можно определить период полураспада короткоживущего изотопа

3. Почему метод определения периода полураспада, примененный в настоящей работе, не используется для определения периода полураспада короткоживущих изотопов.

4. Почему измеренная скорость счета бета-частиц не равна активности образца.

5. Пояснить назначение отдельных блоков экспериментальной установки.

Литература

1. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Атомная и ядерная физика. Часть 2. М.: Наука. 1989. 415 с.
2. Мухин К.Н. Введение в ядерную физику. М.: Госатомиздат, 1963.
3. Иванов В.М. Курс дозиметрии. М.: Атомиздат, 1970.

Составители:

к.ф.м.н. А.Е.Майер,

д.ф.м.н., профессор А.П.Яловец

Приложение

Таблица поправок на телесный угол

	0.00	0.25	0.50	0.75	1.00	1.25	1.50
1.50	0.0995	0.0986	0.0959	0.0914	0.0858	0.0793	0.0723
1.75	0.0791	0.0785	0.0766	0.0735	0.0697	0.0650	0.0601
2.00	0.0641	0.0635	0.0624	0.0602	0.0574	0.0541	0.0506
2.25	0.0527	0.0525	0.0514	0.0499	0.0479	0.0455	0.0430
2.50	0.0440	0.0438	0.0431	0.0420	0.0405	0.0389	0.0369
2.75	0.0373	0.0371	0.0366	0.0357	0.0347	0.0333	0.0318
3.00	0.0319	0.0318	0.0314	0.0308	0.0299	0.0289	0.0278

[1] БЕККЕРЕЛЬ Антуан Анри (Becquerel A.H.) (15. XII 1852-25. VIII 1908) — французский физик, член Парижской АН (1889), президент в 1908.Р. в Париже. Окончил Политехническую школу в Париже (1874), с 1876 — лектор этой школы, с 1895 — профессор (с 1892 — также зав. кафедрой физики в Музее естественной истории и Консерватории искусств и ремесел). Основные работы посвящены оптике (магнитооптика, фосфоресценция, инфра­красные спектры) и радиоактивности. За открытие явления естественной радиоактивности урана (1896) Беккерель в 1903 удостоен Нобелевской премии. Член ряда академий наук.

[2] КЮРИ Пьер (Curie P.) (15.V 1859- 19.IV 1906) — фран­цузский физик, один из основателей учения о радиоактивности, член Парижской АН (1905). Р. в Париже. Окончил Парижский ун-т (1877), где в 1878 — 83 работал ассистен­том, в 1883 —1904 —в Школе физики и хи­мии (с 1895 — зав. кафедрой). В 1895 женился на М. Склодовской. С 1904 — профессор Парижского ун-та. Трагически погиб в ре­зультате несчастного случая. Исследования посвящены физике кри­сталлов, магнетизму, радиоактивности. За исследования радиоактивности и от­крытие радия П. Кюри и М. Склодовская-Кюри (вместе с А. Беккерелем) в 1903 были удостоены Нобелевской премии.

[3] РЕЗЕРФОРД Эрнест (Rutherford E.) (30.VIII 1871-19.Х 1937) — английский физик, основоположник ядерной физики, член Лондонского королевского общества (с 1903), президент в 1925-30. Р. в Спринг-Броуве (сейчас Брайтуотер) в Новой Зеландии. Окончил Кентерберийский колледж Новозеландского ун-та в Крайст­черче (1894). В 1895-98 работал в Кавен-дишской лаборатории под руководством Дж.Дж.Томсона, в 1898— 1907 — профессор Мак-Гиллского ун-та в Квебеке (Канада), в 1907—19 — профессор Манчестерского ун­та и директор физической лаборатории. С 1919 — профессор Кембриджского ун-та и директор Кавендишской лаборатории. Исследования посвящены радиоактивности, атомной и ядерной физике. Своими фундаментальными открытиями в этих областях заложил основы современного учения о ра­диоактивности и теории строения атома. За исследования по превращению элементов и химии радиоактивных веществ Резерфорду в 1908 была присуждена Нобе­левская премия по химии. Создал большую школу физиков (Г.Гейгер, Э.Марсден, Дж.Нэттол, О.Ган, Г.Мозли, Дж.Чэдвик, Э.Андраде, Ч.-Г.Дарвин, Н.Бор, Д.Хевеши и др.)

[4] СОДДИ Фредерик (Soddy F.) (2.IX 1877-22.IX 1956) — английский физик и химик, один из пионеров радиоактивности, член Лондонского королевского об-ва (1910). Р. в Истборне. Окончил Оксфордский ун-т (1898). В 1900 — 03 работал в Мак-Гиллском ун-те (Монреаль), в 1903 —14—в ун-те Глазго, в 1914—19 — профессор Абердинского ун-та, в 1919 —36 — Оксфордского. Работы посвящены радиоактивности, хи­мии изотопов, атомной и ядерной физике, истории физики, а так же математике и механике. Вместе с Э. Резерфордом разработал в 1902 — 03 теорию радиоактивно­го распада и сформулировал закон радио­активных превращений. Нобелевская премия по химии (1921). Иностранный чл.-кор. АН СССР (1921), член Шведской Академии наук и Академии деи Линчей.

[5] АВОГАДРО Амедео (Avogadro A.) (9.VIII 1776-9.VII 1856) — итальянский физик и химик, член Ту­ринской АН (1819). Р. в Турине. Получил юридическое образование. В 1800 начал самостоятельно изучать физику и математи­ку. С 1806 — демонстратор в колледже при Туринской академии, с 1809 — профессор в колледже Верчелли, в 1820 — 22 и 1834 —50 —зав. кафедрой математической физики Туринского ун-та. Основные физические работы посвящены молекулярной физике, заложил основы молекулярной теории, выдвинув в 1811 молекулярную гипотезу. Открыл в 1811 важный для физики и химии закон (закон Авогадро). Исходя из своего закона, разработал метод определения молекулярно­го и атомного весов. Автор четырехтомного труда «Физика весовых тел, или трактат об общей конституции тел» (1837—41), который был первым руководством по молекулярной физике.