1 Wprowadzenie teoretyczne

Rozpad promieniotwórczy jest przemianą jądra w inne jądro o niższym stanie energetycznym , a przemianie tej towarzyszy emisja cząstek α , elektronów (cząstek β ) lub fali elektromagnetycznej (promienie γ ). Prawo rozpadu promieniotwórczego ma postać :

N=N_o e ^-λt (1.1)

gdzie :

N_o - początkowa liczba jąder ,

N - liczba jąder która pozostała po rozpadzie.

Wielkość λ jest nazywana stałą rozpadu i określa prawdopodobieństwo rozpadu jądra w czasie 1 s. Szybkość rozpadu charakteryzuje czas połowicznego zaniku , po którym liczba jąder preparatu zmniejszy się dwukrotnie :

Rozpad promieniotwórczy promieni β przebiegać na trzy sposoby :

1. z emisją elektronów,

2. z emisją pozytonów,

3. z wychwytem elektronów z powłoki przyjądrowej.

Pierwszy z tych rozpadów może zachodzić dla swobodnego nukleonu , natomiast dwa pozostałe tylko dla nukleonów w jądrach.

Energia emitowanych cząstek β osiąga wartości od 0 do pewnej wartości maksymalnej , a widmo ma charakter ciągły. Zgodnie z zasadą zachowania energii gdy energia cząstki β jest mniejsza od maksymlnej , część energii powinna przejąć neutralna cząstka o niewielkiej masie. Taką cząstką jest neutrino a antycząstką - antyneutrino. Energia cząstek β może osiągać wartości od 10 keV do 10MeV. Największą energię posiadają cząstki w przypadku , gdy rozpad przebiega bez udziału neutrino.

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie energii maksymalnej promieni β metodą absorpcyjną. Proces przejścia promieni przez absorbującą substancję jest złożony.

Elektrony mogą być usuwane z wiązki wskutek:

1) jonizacji ,

2) zderzeń sprężystych z elektronami i jądrami ,

3) zderzeń niesprężystych i związanego z nimi promieniowania hamowania.

Ich energia może zmaleć do 0 wskutek zderzeń z wieloma elektronami i jądrami.

W naszym przypadku obserwujemy proces absorpcji promieni β przez aluminiowe płytki

2. Opis ćwiczenia.

Włączyłam przelicznik, następnie zmierzyłam tło licznika

Tło promieniowania, inaczej nazywane promieniowaniem jonizująceym to, pochodzące z innych źródeł niż mierzone promieniowanie, np. z nuklidów promieniotwórczych naturalnych i promieniowania kosmicznego.

(pomiar liczby zliczeń w czasie 10 min. przy nieobecności preparatu). Preparat promieniotwórczy umieściłam w ołowianym domku w odległosci ok 1cm od okienka licznika.

Nastawiłam tryb pomiaru czasu zliczania [s] zadanej liczby impulsów, 10³

Pomiary wykonywałam najpierw bez absorbenta, a następnie z płytkami aluminiowymi dokładanymi na stos, na preparat.

Wyniki przedstawiam w tabeli 1

TŁO= 11

Lp.	Grubość d,mm	Impulsy N	N’ ,1/min	Ln N’
1	0	1000	1283	7,14
2	0,02	1000	785	6,65
3	0,04	1000	561	6,30
4	0,06	1000	358	5,84
5	0,08	1000	307	5,69
6	0,10	1000	231	5,39
7	0,12	1000	190	5,18
8	0,14	1000	116	4,65
9	0,16	1000	96	4,44
10	0,18	1000	81	4,24
11.	0,20	1000	62	3,93

Tab. 1 Wyniki pomiarów

4

Narysowałam wykres zalezności N’=f(d)

Z wykresu odczytałam zasięg liniowy promieni β

R_α = 0,12

Zasięg masowy obliczam ze wzoru

R_M=R_Al•ρ_Al (2.1)

R_M=0,00012 • 2700 kg/m³

R_M=3,24 kg/m³

gdzie:

R_M- zasięg masowy, kg/m³

R_Al- zasięg liniowy aluminium

ρ_Al- gęstość aluminium =2700 kg/m³

Następnie narysowałam wykres zależności zasięgu masowego promieni β w aluminium od ich energii maksymalnej.W tym celu wykorzystałam tabelę zależnosci:

Tab. 2 Zależność energii maksymalnej od zasięgu

żródło:R. Respondowski „Labolatorium z fizyki”

6

R_M=324 mg/cm²

Odczytałam z wykresu energię maksymalną preparatu Tl²⁰⁴

E_max =1000 keV

Niepewność pomiaru:

• Grubosć płytki absorbenta

  u(x)=$\frac{\text{Δd}}{1,73}$

  u(x)=0,00578

  7

  Spis treści

  Wprowadzenie teoretyczne......................................................1-3

  Opis ćwiczenia.............................................................................4

  Wykres........................................................................................5Obliczenia.................................................................................6-7