ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Цель работы заключается в определении двух важных характеристик источника бета-излучения – активности и граничной энергии.
ПРОГРАММА РАБОТЫ
1. Включить приборы в сеть.
2. Определить фон счетчика Nф. Для этого в кассету поместить толстую пластинку свинца или стали, полностью поглощающую излучение от препарата. Интервал времени счета взять 200 секунд. Измерения проделать в начале, середине и конце работы. Результаты измерений занести в таблицу 1. Найти среднее значение Nф и погрешность среднего значения фона.
3. Определить активность бета-препарата. Для этого измерить число импульсов N1, регистрируемых счетчиком за 50 секунд при отсутствии поглощающего материала. Измерения провести пять раз, результаты занести в таблицу 2. Вычислить среднее значение N1 и погрешность среднего значения.
Разность между N1 и фоном Nф даёт число электронов, попадающих в счетчик за 1 секунду от бета-препарата. Число испускаемых препаратом электронов за 1 секунду определяется по формуле:
, (Бк).
Используя последнюю формулу и результаты измерений из таблиц 1 и 2, оценить погрешность, допущенную при определении активности (методом косвенных измерений).
4. Определить граничную энергию бета-спектра методом поглощения. Для этого в кассету поместить алюминиевые пластинки, толщину слоя которых нужно постепенно увеличивать на 0.1 мм. Для каждой толщины слоя алюминия необходимо регистрировать показания счетчика за 50 секунд. Данные занести в таблицу 3. Измерения необходимо продолжать до тех пор, пока не убедитесь, что с дальнейшим ростом толщины слоя алюминия счет остаётся неизменным.
По результатам таблицы 3 следует построить кривую поглощения, по этой кривой определить толщину слоя полного поглощения х0 и по формуле 
рассчитать граничную энергию Е0. Оценить погрешность полученного значения Е0 по методу косвенных измерений.
РЕЗУЛЬТАТЫИЗМЕРЕНИЙ
1) Измерение фона счётчика.
Результаты измерения фона заносим в таблицу 1.
Таблица 1
| № | t, c | nФ, имп. | NФ, имп./c | DNФ, имп./c | (DNФ)2, (имп./c)2 |
| 
|
2) Измерение активность бета-препарата.
Результаты измерения активности препарата заносим в таблицу 2.
Таблица 2
| № | t, c | n1, имп. | N1, имп./c | DN1, имп./c | (DN1)2, (имп./c)2 |
| 
|
3) Снятие кривой поглощения бета-излучения алюминием.
Результаты измерения поглощения при разных толщинах алюминиевых пластин заносим в таблицу 3.
Таблица 3
| x, cм | t, c | n, имп. | N, имп./c |
| 0.1 | |||
| 0.2 | |||
| 0.3 | |||
| 0.4 | |||
| 0.5 | |||
| 0.6 | |||
РЕЗУЛЬТАТЫРАСЧЁТОВ, ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ, РАСЧЁТ ПОГРЕШНОСТЕЙ
1) Измерение фона счётчика.
По данным таблицы 1 рассчитываем число частиц NФ, попадающих в счётчик за 1 секунду по формуле 
.
Оцениваем погрешность определения величины NФ, для чего находим:
среднее значение
,
отклонение от среднего значения
,
среднеквадратичное отклонение σ
;
полуширина доверительного интервала в определении NФ:
,
где tP(n) – коэффициент Стьюдента соответствующий вероятности P и числу степеней свободы 
; для n=3 измерений при рекомендуемой доверительной вероятности P=0.9 имеем из таблицы коэффициентов Стьюдента t0.9(3-1) = t0.9(2) = 2.92.
Таким образом: 
.
Результаты расчёта заносятся в таблицу 1 (см. выше).
2) Измерение активность бета-препарата.
По данным таблицы 2 рассчитываем число частиц N1, попадающих в счётчик за 1 секунду по формуле 
.
Оцениваем погрешность определения величины N1, для чего находим:
среднее значение
,
отклонение от среднего значения
,
среднеквадратичное отклонение σ
;
полуширина доверительного интервала в определении N0:
,
где tP(n) – коэффициент Стьюдента соответствующий вероятности P и числу степеней свободы ; для n=3 измерений при рекомендуемой доверительной вероятности P=0.9 имеем из таблицы коэффициентов Стьюдента t0.9(3-1) = t0.9(2) = 2.92.
Таким образом: 
.
Результаты расчёта заносятся в таблицу 2 (см. выше).
Рассчитываем активность бета-препарата:
среднее значение
, Бк,
погрешность, допущенную при определении активности A
, Бк.
Таким образом: 
.
3) Снятие кривой поглощения бета-излучения алюминием.
По данным таблицы 3 рассчитываем число частиц N, попадающих в счётчик за 1 секунду по формуле 
.
По результатам из таблицы 3 строим кривую поглощения N(x).
(пример графика взят из методички)
По построенной кривой определяем толщину слоя полного поглощения:
х0 = мм = см.
Принимаем погрешность определения х0 равной Dх0 = см.
Принимаем плотность алюминия равной 
.
Рассчитываем граничную энергию Е0 и оцениваем погрешность её определения:
, МэВ;
, МэВ.
Таким образом: 
.
ВЫВОДЫ
В результате проделанной работы:
- изучено и освоено измерение активности бета-излучения;
- измерены фон счётчика и активность бета-препарата:
;
;
- определена активность бета-препарата:
;
- снята кривая поглощения N(x) для алюминия и построен соответствующий график;
- по построенной кривой определена толщина слоя полного поглощения для алюминия:
;
- рассчитана граничная энергия:
.
ОТВЕТЫНА КОНТРОЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ
1. Какие три превращения ядер относятся к бета-распаду?
Бета-распад относится к числу радиоактивных превращений. Так называют самопроизвольный процесс, в котором исходное ядро превращается в другое ядро с тем же массовым числом А, но с зарядовым числом Z, отличающимся от исходного на ±1. Это связано с тем, что b – распад сопровождается испусканием электрона (позитрона) или захватом электрона из оболочки атома. Различают три разновидности b – распада:
1) испускание ядром электрона – электронный b– – распад, – при котором один из нейтронов 
ядра превращается в протон 
с испусканием электрона 
и антинейтрино 
. При этом массовое число остается неизменным, а порядковый номер элемента увеличивается на единицу:
;
2) испускание ядром позитрона – позитронный b+ – распад, – при котором один из протонов ядра превращается в нейтрон с испусканием позитрона 
и нейтрино 
. При этом массовое число остается неизменным, а порядковый номер элемента уменьшается на единицу:
;
3) захват ядром орбитального электрона – K- или L-распад, – при котором ядро поглощает один из K-электронов (реже один из L- или M-электронов) своего атома, в результате чего один из протонов превращается в нейтрон, испуская при этом нейтрино.
2. Поток каких частиц называется бета-излучением?
Под бета-излучением понимают поток b – частиц (электронов или позитронов), испускаемых радиоактивным веществом.
3. Как изменяется число нераспавшихся ядер в препарате с течением времени?
Число нераспавшихся ядер в препарате с течением времени уменьшается по экспоненциальному закону:
,
где N0 – число нераспавшихся ядер в начальный момент наблюдения (t=0); N – число нераспавшихся ядер в момент времени t; T – период полураспада.
4. Что называется периодом полураспада?
Периодом полураспада называется интервал времени, за который число нераспавшихся ядер уменьшается вдвое.
5. Что называется активностью препарата? Единицы измерения активности.
Активность А – это число ядер, распадающихся в препарате за 1 секунду, то есть скорость распада: 
.
Так как число ядер в препарате убывает с течением времени, то и активность убывает: 
,
где А0 – активность в начальный момент времени, А – активность препарата через интервал времени t.
В системе СИ единицей активности служит распад в секунду – беккерель, обозначается «Бк». На практике часто измеряют активность в «Кюри», 
.
6. Какая энергия называется граничной энергией бета-спектра?
Максимальная энергия Е0, которой обладают электроны, называется граничной энергией бета-спектра. Различные изотопы имеют разные значения граничной энергии. От граничной энергии зависит проникающая способность бета-излучения.
Таким образом, активность бета-препарата А характеризует препарат с точки зрения интенсивности излучения, а граничная энергия Е0 – с точки зрения проникающей способности бета-излучения.