МУ-Я-66 (Радиактивность. Ослабление гамма-лучей), страница 4

Предстоит выполнить 6 измерений, на что потребуется 1 час.Порядок выполнения задания.1. Получить секундомер у инженера лаборатории.2. Измерить интенсивность γ- излучения источника в отсутствие поглощающих пластин.Поставить на рабочее место контейнер с радиоактивным веществом так, чтобы он примыкал кдвум ограничивающим стержням (см. рис.

8). Помеченная стенка контейнера, к которойприкреплен источник 60Co, должна быть обращена в сторону ГМ- счетчиков. Измерить числоимпульсов N. Результат измерения N записать в табл. 1 для x = 0.Таблица 1Результаты измерения ослабления γ- лучей в железеВремя измерений t = 600 сЧисло импульсов фона Nф = …x, смNNγσγN γ – σγNγ+ σγln Nγln(Nγ – σγ)Примечания:1) в таблице должно быть 5 строк;2) x – суммарная толщина железных пластин;3) N – число импульсов при различной толщине x поглотителя;4) Nγ = N – Nф, где Nф – число импульсов фона (см.

задание 3);14ln (Nγ + σγ)5) σγ – среднеквадратическая статистическая погрешность величины Nγ (см. формулу(17));6) (Nγ – σγ) и (Nγ +σγ) – границы доверительного интервала (см. формулу (18)).3. Измерить толщину железной пластины штангенциркулем или линейкой.4.

Между радиоактивным источником и блоком ГМ- счетчиков поставить одну пластину.Результаты измерения числа импульсов N и толщины пластины записать в табл. 1.5. Повторить измерения п. 4 для двух, трех и четырех пластин.6. Убрать пластины в коробку.Задание 3. Измерить фоновое излучениеПорядок выполнения задания.1.

Контейнер с радиоактивным веществом должен находиться не ближе 1,5 м от счетчиков.2. Измерить число фоновых импульсов Nф. Результат измерения записать в заголовок табл. 1.3. Выключить сетевое питание прибора выключателем на задней стенке прибора. Вернутьсекундомер дежурному по лаборатории.Задание 4.

Ознакомиться с дозиметром γ- излученияРис. 10. Дозиметр γ- излучения (на дисплее показано положениедесятичной точки при считывании результата измерения мощностидозы, равной 0,10 мкЗв /ч)Портативные дозиметры ионизирующих излучений с ГМ- счетчиками регистрируют γ-излучение.Для детектирования β- излучения требуется дозиметр, в котором применяется счетчик ГейгераМюллера с тонкими стенками, а сам счетчик не закрыт материалом корпуса.Порядок выполнения задания.1.

Получить дозиметр у инженера лаборатории.2. Ознакомиться с характеристиками дозиметра γ - излучения типа ДБГ- 04 А с четырьмясчетчика Гейгера-Мюллера типа СБМ-20 (рис. 10). Дозиметр измеряет мощность эквивалентной15дозы γ- излучения (в дальнейшем – мощность дозы) в диапазоне 0,10 – 100 мкЗв/ч.

Приборрегистрирует γ- кванты с энергией от 50 кэВ до 3,0 МэВ.3. Включить питание дозиметра выключателем на боковой стенке прибора и ознакомиться сдозиметром в работе.При каждом акте срабатывания счетчиков Гейгера-Мюллера электрический импульс поступает впересчетное устройство дозиметра. Специальное устройство формирует звуковой сигналдлительностью 0,25 с при каждом срабатывании счетчиков.В течение примерно 18 с прибор считает импульсы.

По окончании счета импульсов прибориздает более длительный звуковой сигнал (1 с). Результат измерения мощности дозы в мкЗв/ч будетпредставлен на дисплее в форме, когда десятичная точка находится в середине дисплея (см. рис. 10).Результат измерения сохраняется в течение нескольких секунд, затем дисплей обнуляется иначинается новый 18-секундный цикл измерения.Задание 5. Измерить мощность дозы внешнего облученияВ данном задании измеряют мощность дозы внешнего облучения в двух ситуациях.а) Фоновое излучение. Источник γ- излучения находится не ближе 1,5 м от дозиметра, при этомего излучение практически не влияет на результат измерения.

В этом случае дозиметр измеряетмощность дозы от космического излучения и γ- излучения естественной радиоактивностиокружающих предметов.б) γ- Источник и фоновое излучение (источник на расстоянии 25 см от дозиметра).При малой мощности дозы ограничиться одним измерением нельзя, так как статистическаяпогрешность будет большой. Для уменьшения погрешности необходимо произвести несколькоизмерений и вычислить среднее значение.

С увеличением числа измерений статистическаяпогрешность уменьшается.Порядок выполнения задания.1. Контейнер с радиоактивным веществом поместить на расстоянии ≥ 1,5 м от дозиметра.2. Измерить мощность дозы фонового излучения. Результаты 10 измерений записать в левыйстолбец табл. 2.3. Измерить суммарную мощность дозы фонового излучения и γ – излучения радиоактивногоисточника.

Расположить дозиметр на расстоянии 25 см от контейнера с радиоактивнымвеществом. Результаты 10 измерений записать в правый столбец табл. 2.4. Выключить питание дозиметра и вернуть его инженеру лаборатории.Таблица 2Мощность дозы внешнего облучения (мкЗв/ч)Фоновое излучениеСреднее значение мощности дозы =….Годовая доза = …γ- Источник и фоновое излучениеСреднее значение мощности дозы =….Годовая доза = …Примечание: таблица должна содержать 10 свободных строк.5. Для каждой серии измерений вычислить среднее значение мощности дозы для десятиизмерений и записать результат в табл.

2.6. Вычислить дозу за год и записать результат в табл. 2.7. Проанализировать результаты измерений и сделать выводы. Сравнить измеренную фоновуюгодовую дозу внешнего облучения со средним значением дозы внешнего облучения 0,65 мЗв,16приведенным на рис. 7 справа. Примечание: доза 0,65 мЗв складывается из внешнегооблучения земного происхождения (0,35 мЗв) и космического излучения (0,3 мЗв).Обработка результатов измерений ослабления γ- лучей1. По результатам измерений (см. табл. 1) вычислить Nγ = N – Nф, где Nф – число импульсовфона. Результаты вычислений записать в табл.

1.2. По результатам измерений (см. табл. 1) вычислить среднеквадратическую статистическуюпогрешность σγ величины Nγ (см. формулу (17)).3. Вычислить границы доверительного интервала (Nγ – σγ) и (Nγ +σγ) (см. формулу (18)).Результаты вычислений записать в табл. 1.4. Вычислить натуральные логарифмы величин, показанных в табл. 1.5. Построить график, характеризующий ослабление γ- излучения в железе (см. рис. 6).

Намиллиметровой бумаге формата А4 по оси абсцисс отложить толщину поглотителя x в см, апо оси ординат – величину ln Nγ. ( Примечание: шкалу ординат не следует начинать отнуля).Для каждого значения x нанести на графике три точки: значения ln Nγ, а также значенияln(Nγ – σγ) и ln(Nγ + σγ), характеризующие статистические отклонения. Соединить три точкиотрезком прямой, как показано на рис. 6.6. Через экспериментальные точки провести с учетом погрешностей измерений наилучшуюпрямую (см. рис.

6), которую следует ожидать из экспоненциального закона Бугера (см.формулы (9), (12), (13).7. По формуле (15) вычислить линейный коэффициент ослабления µ (пояснения приведенына рис. 6). Результат вычисления записать в табл. 3.Таблица 3Коэффициент ослабления µ в железе для γ- квантов с энергией 1,3 МэВµ , см-1Результатлабораторнойработы дляширокого пучкаЛитературныеданные дляузкого пучкаx0,5, смРезультатлабораторнойработы дляширокого пучкаПримечание: в таблице должна быть 1 строка8.

Вычислить по формуле (10) толщину слоя железа x0,5, в котором γ- излучение ослабляется вдва раза. Результат вычисления записать в табл. 3.9. По графику на рис. 5, построенному по литературным данным [4], определить линейныйкоэффициент ослабления µ узкого пучка γ- лучей для энергии 1,3 МэВ и записатьрезультат в табл.

3.10. Сравнить полученное в лабораторной работе значение µ с литературными данными дляузкого пучка. Примечание: результат измерения величины µ для широкого пучка можетотличаться в меньшую сторону от значения µ для узкого пучка.Контрольные вопросы и задания1. Как распадается свободный нейтрон?2. Из какого места атома вылетает электрон при β -- распаде?3. Что такое электронный захват?174. Какая схема распада калия-40?5. Сформулируйте закон радиоактивного распада.6. Как устроен и работает счетчик Гейгера-Мюллера?7. Какие взаимодействия испытывает γ -квант в веществе?8. Сформулируйте закон Бугера для ослабления γ - излучения.9. Что такое поглощенная доза и эквивалентная доза? В каких единицах они измеряются?10. Чему равна средняя годовая доза облучения от естественных источников радиации?11.

Чему равна максимально допустимая доза радиации для населения от природных источников?Список литературы1. Мартинсон Л.К., Смирнов Е.В. Квантовая физика: Учебное пособие. – М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э. Баумана, 2004. – 496 с.2. Савельев И.В. Курс общей физики в 3 т. М.: Наука, 1988. т. 3. 496 с.3. Иродов И.Е. Квантовая физика. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001 – 272 с.4.

Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. И.К. Кикоина. М., Атомиздат, 1976,1008 с.5. Тейлор Дж. Введение в теорию ошибок: Пер. с англ. – М.: Мир, 1985.6. Савельева А.И., Фетисов И.Н. Обработка результатов измерений при проведении физическогоэксперимента: метод. указания к выполнению лабораторной работы М-1 по курсу общей физики / –М.: Изд-во МГТУ им.

Н.Э. Баумана, 1999. – 28 с.7. Радиация. Дозы, эффекты, риск: Пер. с англ. –М.: Мир, 1988. – 79 с.8. Фетисов И.Н. Естественная радиоактивность воздуха: метод. указания к выполнениюлабораторной работы Я-65 по курсу общей физики / – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011.

– 22с.9. Нормы радиационной безопасности НРБ – 99/2009.18.