Упражнение 1. Измерение радиоактивного фона.
В упражнении используется установка с источником β -излучения. Полностью выдвиньте вправо планку с радиоактивным препаратом. Установите диски с образцами материалов в положение 6, при котором толщина образцов максимальна. Включите дозиметр. Нажмите правую кнопку на дозиметре. После регистрации импульсов в счетчике Гейгера-Мюллера в течение 20 с дозиметр выдаст на цифровое табло мощность экспозиционной дозы фонового излучения в мР/ч. Запишите показания прибора и повторите измерения еще 4 раза. Вычислите среднее значение мощности фонового излучения (обозначим его Р ф). Результаты сведите в табл, 1:
Таблица 1
Измерение мощности фонового излучения
| № измерения | |||||
| Р, мкР/ч | |||||
| Р ф= Р ср, мкР/ч |
Выразите экспозиционную дозу фонового излучения в миллирентгенах в час и по формуле
определите мощность эквивалентной дозы фонового излучения в миллизивертах в час, а также в миллизивертах в год и сравните полученный результат с предельно допустимой дозой облучения человека.
Упражнение 2. Сравнение проникающих способностей β- и γ-излучений.
Используя установку № 1, определите, во сколько раз уменьшается мощность экспозиционной дозы β-излучения при прохождении через образцы текстолита, железа или свинца толщиной d =1 мм. Для этого установите планку с радиоактивным препаратом в крайнее левое положение и проведите трехкратное измерение с помощью дозиметра мощности экспозиционной дозы Р при отсутствии образцов и при их толщине, равной 1 мм. Найдите среднее значение (Р ср) в каждом случае. Разность Р ср -Р ф дает мощность дозы Р пр радиоактивного препарата.Найдите отношение k мощности экспозиционной дозы, обусловленной радиоактивным препаратом, на входе в образец, к мощности на выходе из него. Результаты измерений сведите в табл. 2:
Таблица 2
Исследование проникающей способности β-излучения
| d = 0 | d = 1 мм | k | |||||||||
| Р 1 | Р 2 | Р 3 | Р ср | Р пр | Р 1 | Р 2 | Р 3 | Р ср | Р пр | ||
| Тексто- лит | |||||||||||
| Fe (или Pb) |
Аналогичные измерения проведите для γ-излучения, используя установку № 2. Результаты измерений и вычислений занесите в табл. 3:
Таблица 3
Исследование проникающей способности γ-излучения
| d = 0 | d = 1 мм | k | |||||||||
| Р 1 | Р 2 | Р 3 | Р ср | Р пр | Р 1 | Р 2 | Р 3 | Р ср | Р пр | ||
| Тексто- лит | |||||||||||
| Fe (или Pb) |
Сделайте сравнительный анализ проникающих способностей β- и γ-излучений.
Упражнение 3. Исследование ослабления γ-излучения при удалении от источника.
Исследование проводится на установке № 2, в которой в качестве радиоактивного препарата используется источник γ-излучения.
Установите все диски блока 2 в положение 1 (пустые окна), а планку с радиоактивным препаратом в крайнее левое положение. Расстояние r между источником излучения и счетчиком Гейгера-Мюллера будет при этом равно 6 см.
Измерьте мощность экспозиционной дозы при различных расстояниях r, равных 6, 8, 12 и 20 см. Повторите каждое измерение 5 раз. Вычислите среднее значение (Р ср) и мощность дозы, обусловленную препаратом: Р пр = P ср - P ф. Результаты измерений и вычислений занесите в табл. 4:
Таблица 4
Мощность дозы γ-излучения при различных расстояниях от источника
| r, м | 1/ r2, м-2 | Р, мкР/ч | Р ср, мкР/ч | Р пр, мкР/ч | ||||
| № измерения | ||||||||
Постройте график зависимости мощности дозы γ-излучения радиоактивного препарата Рпр от 1/ r2.
Какой вывод следует из полученного графика?
Упражнение 4. Исследование ослабления γ-излучения защитными материалами.
Исследование проводится на установке № 2.
Установите планку с радиоактивным препаратом в крайнее левое положение. Диски с образцами защитных материалов установите так, чтобы суммарная толщина слоя железа была максимальной и равной 17 мм. Измерьте мощность Р экспозиционной дозы γ-излучения на выходе из выбранного слоя железа. Измерения Р проведите 5 раз и вычислите среднее значение (Рср). Найдите мощность дозы, обусловленную радиоактивным препаратом: Рпр = Pср - Pф. Величина мощности экспозиционной дозы радиоактивного препарата при отсутствии защитного слоя (d = 0) известна Вам из упр. 2. Найдите, во сколько раз данный слой железа ослабляет γ -излучение. Вычисление соответствующего коэффициента k производится по формуле:
Аналогичные измерения проведите в условиях, когда защитным слоем является свинец толщиной 17 мм.
Результаты измерений и вычислений занесите в табл. 5:
Таблица 5
Прохождение γ-излучения через железо и свинец
| Pпр (d= 0) | Pпр (d= 17 мм) | k | |||||||
| P 1 | P 2 | P 3 | P 4 | P 5 | P ср | P пр | |||
| Fe | |||||||||
| Pb |
Сопоставьте результаты, полученные для железа и свинца.
Контрольные вопросы
1. В чем состоит явление радиоактивности?
2. Какова природа альфа-, бета- и гамма-излучений?
3. Каков состав ядра атома? Как, пользуясь периодической таблицей Д.И. Менделеева, можно определить состав атомного ядра того или иного химического элемента?
4. Какова физика процессов, происходящих при альфа- и бета-распадах ядер?
5. Каков механизм воздействия радиоактивных излучений на вещество?
6. В чем состоит вредное действие радиоактивных излучений на биологические объекты?
7. Что Вы можете рассказать о распространенности радиоактивных изотопов в природе?
8. Дайте понятия экспозиционной и поглощенной доз излучения, а также их мощностей. В каких единицах они измеряются?
9. Охарактеризуйте действие ионизирующего излучения на воздух при нормальных условиях, если мощность экспозиционной дозы равна 1 Р/с.
10. Каковы меры защиты от радиоактивных излучений?
11. Поясните принцип действия дозиметра, используемого в данной работе.
Рекомендуемая литература
1. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 2003.
2. Грабовский Р.И. Курс физики. – С-Пб.: Лань, 2002.
3. Савельев И.В. Курс общей физики. – М.: Наука, 1971, т. 3.
4. Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики. – М.: Наука, 1972, т.3.
5. Ливенцев Н.М. Курс физики для медвузов. – М.: Высшая школа, 1969.