МУ-Я-4 (Методы радиоактивных индикаторов и определение периода полураспада), страница 4

Рабочее напряжение следует выбирать таким, чтобы пропустить больше сцинтилляционных импульсов и отсечь импульсы, возникающие в результате термоэлектроннойэмиссии.БЛОК ДЕТЕКТОРАПЕРЕСЧЕТНОЕ УСТРОЙСТВОСчетчикИмпульсовДискриминаторПреобразовательФЭУИндикаторТаймерСветСцинтилляторУстановкаэкспозицииИсточникпитанияγ -квантРис.7Пересчетный прибор имеет таймер, с помощью которого можно обеспечить заданное времясчета от 0,1 до 1000 с, по окончании которого счет прекращается.Внешний вид лабораторной установка изображен на рис.8.

Сцинтиллятор 1 и ФЭУ 2расположены в нижней части блока детектора Щ. Перемещаемый по вертикали БД можно установить в двух фиксированных положениях: при одном из них выступ 3 должен войти в длинную прорезь, при другом в короткую.К установке прилагаются источник 60Co , активностью < 1 мкКи, в стальной герметичнойампуле и препараты калия. Препарат в виде полусферы используется для нахождения периодаполураспада. Препараты в стеклянных банках предназначены для определения кассы калия. Изних препарат №1 (стандартный) состоит из хлористого калия, масса всех изотопов котороготСТ указана на стеклянной банке. Препарат №2 из нерадиоактивной поваренной соли служитдля измерения фона. Остальные препараты исследуемые, количество калия в них требуется определить (они приготовлены из хорошо перемешанных солей KCl и NaCl)4.

Выполнение экспериментаЗадание 1. Подготовка установки к работе и измерение фона.1. Включить СЕТЬ источника питания и установить рабочее напряжение (указано на источнике).2. Включить СЕТЬ пересчетного устройства ПС02-4. В рабочем положения должны быть утоплены только следующие клавиши:СЕТЬ,НЕПРЕРЫВНО ОДНОКРАТНОи одна из клавиш ЭКСПОЗИЦИЯ; для начала установить время экспозиции, равное 10 с.123. Препарат № 2 с поваренной солью установить в рабочее положение (см. рис.8). Для этого3БД21ПрепаратИППУРис.8приподнять блок детектора БД.

поставить препарат и опустить детектор в колодец так, чтобывыступ 3 попал в длинную прорезь.В Н И М А Н И Е: детектор опускать осторожно, за кабель не брать!Примечание: для того чтобы излучение остальных препаратов не искажало результатыизмерений, их необходимо держать на расстоянии не менее 0,5 м для калиевых препаратов и неменее 2 м для 60Со.4. Выполнить несколько пробных измерений нажав последовательно клавиши СБРОС, ПУСК.Через 10 с лампочка СЧЕТ погаснет и на цифровом индикаторе можно прочитать число полученных импульсов фона.

У исправной установки фоновая скорость счета равна примерно 2...5имп/с. Если скорость счета фона меньше 2 ипм/с, то следует немного увеличить напряжениеисточника питания, а если больше 5 ипм/с, то уменьшить его.5. Установить с помощью клавиш ЭКСПОЗИЦИЯ время, равное 300 с, измерить число фоновых импульсов NФ и рассчитать скорость счета фона nФ=Nф/300. Результаты записать в отчет.Задание 2. Определение содержания калия в образцах.1. Вместо препарата с поваренной солью установить препарат с хлористым калием (стандартный, №1).

Масса калия mСТ в препарате №1 указана на стеклянной банке. Подсчитать числоимпульсов NСТ для стандартного препарата за 300 с и вычислить регистрируемую активностьaСТ. Результаты измерений и расчетов записать в табл.1.Таблица 1ПрепаратЧисло имп.Скорость счета, Регистрируемая Масса калия, кгза 300 с.имп/сактивность, имп/сnСТ=mСТ=NСТ=aСТ=nСТ - nФ=№ 1 из KCl(стандартный)Исследуемый (неменее трех)N=n=a=n - nФ=m ± ∆m=2. Повторить измерения, описанные в п.1. с исследуемыми препаратами (не менее трёх препаратов).

Вычислить, но формуле (13) массу калия m.3. Вычислить погрешность ∆m измерения массы по формуле(28)(∆m / m) 2 = (∆aСТ / aСТ ) 2 + (∆a / a ) 2 + (∆mСТ / mСТ ) 213в которой значения ∆а и ∆aст определяются по формуле (26); для стандартного препарата∆mСТ/mСТ=0,03.4. Для некоторых препаратов результат измерения m должен оказаться отрицательным. Объяснить отрицательный результат и указать верхний предел содержания калия. Как повысить точность анализа?Задание 3.

Определение периода полураспада 40 K .1. Препарат калия в форме полусферы установить под блоком детектора. Центр сцинтиллятора,отмеченный на блоке детектора, должен быть примерно на уровне верхней плоскости препарата. Перемещая препарат в горизонтальной плоскости, совместить центр с осью детектора.2. Определить регистрируемую активность калия, результаты записать в табл.2. Использоватьопределенное в задании 1 значение фона nФ.Таблица 2ПрепаратЧисло имп. за 300 с.

Скорость счета, имп/сРегистрируемая активность, имп/сКалийN=n=a=n - nф=СтандартныйисточникNСТ=nСТ=aСТ=nСТ – n=Масса хлористого калия m0=3. Получить у лаборанта стандартный источник 60Co . Записать в табл. 3 активность источникаА0 и дату его проверки. Опустить источник в колодец в препарате калия, определить его регистрируемую активность aСТ, записать результаты в табл.

2.Таблица 3Дата выполнения работы Дата проверки Время t, прошедшее с A0, БкA0, Бкисточникапроверки4. Сдать γ - источник лаборанту. Выключить СЕТЬ источника питания и пересчетного прибора.5. Вычислить по формуле (20а) активность стандартного источника АСТ в день выполнения работы (период полураспада 60Co равен T1=5,27 лет=63,2 мес.=275 нед.). При расчете времени tдопустима погрешность в 1 мес.6. Используя результаты измерений, определить по формуле (20) период полураспада калия.Полученное значение выразить в годах (1 год=3,15⋅107 с).7. Оценить погрешность измерения периода полураспада по формуле, полученной для косвенных измерений [5]:(29)(∆T / T ) 2 = (∆aСТ / aСТ ) 2 + (∆a / a )2 + (∆AСТ / AСТ ) 2 + (∆m0 / m0 )2где ∆AСТ/AСТ=0,02, ∆m0/m0=0,03. Значение ∆а вычислить по формуле (26).Первым слагаемым в правой части формулы (29) можно пренебречь, так как оно мало по сравнению со вторым слагаемым (вследствие большего числа зарегистрированных распадов).Контрольные вопросы.1.

Сформулируйте закон радиоактивного распада.2. Что такое активность? Какие существуют методики измерения активности?3. Как измерить период полураспада для короткоживущих и долго живущих нуклидов?4. Какова абсолютная и относительная погрешности измерения скорости счета, если зарегистрировано N импульсов?5. Как устроен и действует сцинтилляционный детектор γ - квантов.14ЛИТЕРАТУРА1. Савельев И.В. Курс общей физики. - М.: Наука, 1987. - Т.3.2. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. - М.: Высшая школа, 1979. - Т.33.

Фетисов И.Н. Определение большого периода полураспада в учебной лаборатории // Изв. вузов. Физика. 1987. - № 8.4. Тейлор Дж. Введение в теорию ошибок: Пер. с англ. - М.; Мир, 1985.5. Савельева А.И., Фетисов И.Н. Обработка результатов измерений при проведении физического эксперимента. - М.: МВТУ, 1984.15.