ROK AKADEMICKI 1996/97	LABORATORIUM Z FIZYKI
nr ćwiczenia	IDENTYFIKACJA PIERWIASTKA PROMIENIOTWÓRCZEGO PRZEZ WYZNACZENIE GÓRNEJ GRANICY WIDMA BETA
55
wydział: Mechaniczny
kierunek: IZK grupa K. 02.	BARTOSZ WILLMA
data wykonania	ocena	data zaliczenia	podpis
23.03.97	T.
	S.

1. WPROWADZENIE I ZASADA POMIARU

Podczas rozpadu - emitowane są dwie cząstki - cząstka - (elektron) oraz neutrino lub antyneutrino. Energia rozpadu jest dzielona między te dwie cząstki, co tłumaczy fakt liniowości widma rozpadu:

Po ustawieniu na drodze cząstek absorbenta, można badać zależność między strumieniem cząstek, które przeszły określoną warstwę absorbenta i jego grubością. Maksymalny zasięg
mają cząstki o energii Ebmax , czyli powstałe w wyniku rozpadu, w którym cała energia przeszła na cząstkę -.

Znając zależność
= f(Ebmax) można określić energię Ebmax cząstek - i zidentyfikować pierwiastek.

Maksymalny zasięg wyznacza się z prawa absorpcji cząstek :

gdzie:

- współczynnik masowy pochłaniania w cm2/g

R - grubość warstwy absorbenta w g/cm2

N0,N - strumień cząstek b w nieobecności i po przejściu absorbenta

Po wyznaczeniu ilości cząstek zarejestrowanych dla różnych grubości absorbenta, można wykreślić krzywą

ln N = f(R)

przy pomocy której przez ekstrapolację do wartości tła otrzymujemy maksymalny zasięg cząstek -. Teraz pozostaje tylko na jego podstawie ustalić rodzaj pierwiastka.

2.SCHEMAT UKŁADU POMIAROWEGO

3.OCENA DOKŁADNOŚCI POJEDYŃCZYCH POMIARÓW

Do zliczania ilości impulsów użyłem licznika z wyświetlaczem cyfrowym, zmiana ostatniej cyfry: 1 (1 impuls).

Pojedyncza warstwa folii użytej jako absorbent cząstek miała grubość 20,25 mg/cm2, przyjąłem tę wartość za dokładną.

4.TABELA POMIAROWA

5. RACHUNEK BŁĘDÓW

Do zliczania impulsów użyłem licznika cyfrowego, którego dokładność (zmiana ostatniej wyświetlanej cyfry) wynosiła 1 impuls. Średnie wartości ilości impulsów podałem w tabeli z zaokrągleniem do liczby całkowitej. Błąd statystyczny średniej z dwóch pomiarów liczony jest jako pierwiastek średniej:

Błąd bezwzględny wartości logarytmowanej, obliczyłem ze wzoru
i także uwzględniłem go w tabeli oraz na wykresie. Na wykresie narysowałem prostą ekstarpolującą do wartości tła. Naniosłem także proste, które wykreśliłem przy uwzględnieniu błędów. Graficzny sposób prezentacji miał bardzo znaczący wpływ na dokładność wyniku. Z powodu korzystania kolejno z dwóch wykresów błędy wartości odczytanych z jednego nakładały się na błędy wartości odczytywanych z następnego wykresu. Na niedokładność końcowego wyniku miała wpływ rozbieżność na wykresie ln N = f(R) oraz mała dokładność początku wykresu
= f(Ebmax).

6. UWAGI I WNIOSKI

Odczytana z wykresu wartość maksymalnego zasięgu cząstek wynosi ok. 0,1 g/cm2. Na wykres naniesione zostały również proste wykreślone przy uwzględnieniu błędu
. Wartość odczytana z ich uwzględnieniem może wahać się w granicach: od 0,081 g/cm2 do 0,1417 g/cm2. Przy tak dużych rozbieżnościach trudno jest jednoznacznie określić badany pierwiastek. Z tabeli zamieszczonej w instrukcji mogłem jedynie ustalić na podstawie
, że szukanym pierwiastkiem jest ⁴⁵Ca lub ¹⁸⁵W

Po wykonaniu ćwiczenia doszedłem do wniosku, że wykres zależności E_Bmax=f(R_max) umieszczony w instrukcji do ćwiczenia jest bardzo niedokładny. Uwzględniając błąd na wykresie zależności log(Ni) = f(R) przy odczytywaniu R_max i nanosząc go na wykres E_Bmax=f(R_max) otrzymujemy całą gamę możliwych odpowiedzi. Pierwiastek który zidentyfikowaliśmy znajduje się najbliżej środka tego przedziału. Wykonane jednak z większą dokładnością doświadczenie to pozwala z pewnością dokładnie zidentyfikować badany pierwiastek promieniotwórczy .

---