Wydział Automatyka Elektronika i Informatyka

kierunek Informatyka

grupa I

data doświadczenia 1997- 04 - 03

Laboratorium fizyki

Pomiar okresu połowicznego zaniku radioaktywnych izotopów srebra.

sekcja VII

skład Grzegorz Anioł

Paweł Błażej

Michał Świderski

1.Wprowadzenie

Napromieniowując stabilne izotopy neutronami, twardym promieniowaniem gamma lub cząstkami alfa, otrzymujemy w wyniku reakcji jądrowych izotopy promieniotwórcze. Proces taki nazywa się aktywacją. Aktywowany izotop emituje promieniowanie ulegając jednocześnie rozpadowi. Szybkość rozpadu cząstek danego izotopu charakteryzuje stała rozpadu.

Z uwagi na samorzutność procesu rozpadu stała ta nie zależy od warunków zewnętrznych a jedynie od wewnętrznych własności jądra.

Ilość cząstek preparatu w funkcji czasu określa prawo rozpadu promieniotwórczego

N₀ - początkowa ilość cząstek

W celu scharakteryzowania trwałości jąder ze względu na rozpad dla określenia czasu życia danego izotopu promieniotwórczego stosuje się pojęcie okresu połowicznego zaniku, czyli czasu po którym początkowa liczba jąder danej substancji maleje w wyniku rozpadu o połowę.

Ilość rozpadów w jednostce czasu (aktywność izotopu) określa wzór identyczny z prawem rozpadu promieniotwórczego:

A₀ - aktywność początkowa

W doświadczeniu aktywacji poddane zostało srebro, które jest mieszaniną stabilnych izotopów . Po napromieniowaniu otrzymujemy dwa izotopy podlegające rozpadowi beta. W naszym przypadku rozpadowi ulegają równocześnie dwa izotopy, więc aktywność całkowita preparatu jest sumą aktywności każdego z izotopów.

2. Przebieg ćwiczenia

Po umieszczeniu srebrnej blaszki w kanale źródła neutronów (w celu aktywacji izotopów) wyznaczono tło detektora. W tym celu przeprowadzonych zostało 20 jednominutowych pomiarów. Tło detektora wyznaczone zostało jako średnia arytmetyczna otrzymanych wyników wyrażonych w impulsach/ minutę

Następnie umieszczono próbkę w domku osłonnym w celu przeprowadzenia zasadniczej części pomiarów. Pierwsze pomiary dokonywane były co 6 sekund. Gdy ilość zliczeń spadła poniżej 30 czas, pomiarów został przedłużony do 1 minuty. Pomiary zostały zakończone, gdy liczba zliczeń osiągnęła poziom średniego tła detektora. Od otrzymanych wyników odjęto wartość średnią tła.

3. Wykresy

4. Wyniki doświadczenia

czas [sek]	imp/min	A (bez tła)	ln(A)	A2	ln(A2)	A1	ln(A1)
0	4690	4667,50	8,45	1790,05	7,49	2877,45	7,96
6	4240	4217,50	8,35	1726,65	7,45	2490,85	7,82
12	3570	3547,50	8,17	1665,50	7,42	1882,00	7,54
18	3150	3127,50	8,05	1606,51	7,38	1520,99	7,33
24	2400	2377,50	7,77	1549,61	7,35	827,89	6,72
30	2560	2537,50	7,84	1494,73	7,31	1042,77	6,95
36	2240	2217,50	7,70	1441,79	7,27	775,71	6,65
42	2180	2157,50	7,68	1390,72	7,24	766,78	6,64
48	1860	1837,50	7,52	1341,47	7,20	496,03	6,21
54	1890	1867,50	7,53	1293,96	7,17	573,54	6,35
60	1280	1257,50	7,14	1248,13	7,13	9,37	2,24
66	1390	1367,50	7,22	1203,92	7,09	163,58	5,10
72	1150	1127,50	7,03	1161,28	7,06	0
78	1190	1167,50	7,06	1120,15	7,02	0
84	1040	1017,50	6,93	1080,48	6,99
90	1000	977,50	6,88	1042,21	6,95
96	990	967,50	6,87	1005,30	6,91
102	800	777,50	6,66	969,69	6,88
108	790	767,50	6,64	935,35	6,84
114	870	847,50	6,74	902,22	6,80
120	870	847,50	6,74	870,27	6,77
126	790	767,50	6,64	839,44	6,73
132	850	827,50	6,72	809,71	6,70
138	700	677,50	6,52	781,04	6,66
144	620	597,50	6,39	753,37	6,62
150	620	597,50	6,39	726,69	6,59
156	630	607,50	6,41	700,95	6,55
162	470	447,50	6,10	676,13	6,52
168	450	427,50	6,06	652,18	6,48
174	430	407,50	6,01	629,08	6,44
180	550	527,50	6,27	606,80	6,41
186	580	557,50	6,32	585,31	6,37
192	460	437,50	6,08	564,58	6,34
198	440	417,50	6,03	544,58	6,30
204	420	397,50	5,99	525,29	6,26
210	400	377,50	5,93	506,69	6,23
216	380	357,50	5,88	488,74	6,19
222	340	317,50	5,76	471,43	6,16
228	310	287,50	5,66	454,74	6,12
288	321	298,50	5,70	317,07	5,76
348	211	188,50	5,24	221,08	5,40
408	191	168,50	5,13	154,15	5,04
468	124	101,50	4,62	107,48	4,68
528	98	75,50	4,32	74,94	4,32
588	83	60,50	4,10	52,25	3,96
648	59	36,50	3,60	36,43	3,60
708	54	31,50	3,45	25,40	3,23
768	44	21,50	3,07	17,71	2,87
828	32	9,50	2,25	12,35	2,51
888	30	7,50	2,01	8,61	2,15

Średnia wartość tła wyniosła 22,5 impulsów /min. Wartość tę odjęto od zmierzonych wartości.

Otrzymane wyniki aktywności próbki zostały przedstawione na wykresie w funkcji czasu w skali półlogarytmicznej.

Począwszy od 4 min. wykres aktywności jest liniowy, co można tłumaczyć, małą aktywnością izotopu krótkożyciowego i jej niewielkim wpływem na aktywność całej próbki. Kąt nachylenia liniowej części jest stałą rozpadu danego tego izotopu długożyciowego. Dla wartości otrzymanych po tym czasie została wyznaczona (metodą regresji liniowej) stała rozpadu λ₂= -0,00601. Okres połowicznego rozpadu dla tego izotopu wynosi T₂ = 1,92 min.

Po odjęciu od całkowitej aktywności próbki aktywność izotopu długożyciowego otrzymano wykres aktywności izotopu krótkożyciowego. Podobnie jak poprzednio, metodą regresji liniowej wyznaczono stałą rozpadu i okres połowicznego rozpadu izotopu krótkożyciowego. Wynoszą one odpowiednio λ₁= -0,056 i T1= 12,4 sek.

5. Wnioski

Rzeczywiste okresy połowicznego rozpadu dla badanych izotopów wynoszą odpowiednio 1,92 minuty oraz 12,4 sekundy. Błędem, jaki można było popełnić przy określaniu tych wartości, jest przyjmowanie czasu, po którym izotop krótkożyciowy nie ma wpływu na aktywność próbki. Czas ten wyznaczany był z wykresu, co wpłynęło niekorzystnie na dokładność obliczeń.

---