wydział: RAu wykonali: Tomasz Ciapała

kierunek: Informatyka Adam Olejnik

grupa: III Janusz Szymanek

sekcja: I

Sztuczna promieniotwórczość izotopów srebra.

Wprowadzenie.

Ze względu na brak ładunku oddziaływanie neuronów z materią różni się zasadniczo od oddziaływania cząstek naładowanych. Jądra substancji, przez którą przechodzą neurony, nie są dla tych cząstek ekranowane przez pole kolumbowskie jądra i elektronów atomu, dzięki czemu mogą one zbliżać się bardzo blisko do jądra i zostać przez nie pochłonięte. Mogą też ulec rozproszeniu elastycznemu (klasyczne zderzenie sprężyste dwóch ciał) lub nieelastycznemu (po zderzeniu jądro pozostaje w stanie wzbudzonym).

Napromieniowując stabilne izotopy neutronami, twardym promieniowaniem gamm lub też szybkimi cząstkami naładowanymi, jak cząstki alfa, protony, deuterony, itp. , otrzymujemy w wyniku reakcji jądrowych izotopy promieniotwórcze. Taki proces nazywamy aktywacją. Do aktywacji izotopów szczególnie często stosuje się neutrony, a w szczególności neutrony termiczne. Po wychwyceniu przez atom pierwiastek neutronu termicznego tworzy się jądro złożone w stanie wzbudzenia. Czas życia jądra w tym stanie wynosi około 10 ^-12 sekundy, ale może też być znacznie większy. Powstałe jądro jest jądrem innego izotopu, najczęściej izotopu promieniotwórczego.

Neutrony można, między innymi, otrzymać wykorzystując reakcje jądrowe, z których powszechnie wykorzystywana jest reakcja typu (α,n) (źródło polonowo - berylowe) i typu (γ,n) (źródło radowo - berylowe). To ostatnie źródło znajduje zastosowanie w tym ćwiczeniu. W źródle Ra-Be zachodzą następujące reakcje:

_{9 2}

₄Be + γ → 2 ₄He + n - 1.6 MeV,

_{9 4 12}

₄Be + ₂α → ₆C + n + 5.76 MeV,

¹⁰⁹Ag + n → ¹¹⁰Ag + γ

^{47 47}

¹⁰⁷Ag + n → ¹⁰⁸Ag + γ

^{47 47}

Powstałe izotopy są niestabilne i podlegają rozpadowi beta z czasami połowicznego zaniku odpowiednio T₁=24.2 s i T₂=2.4 min.

¹¹⁰Ag → ¹¹⁰Cd + β^- + υ_e,

^{47 48}

¹⁰⁸Ag → ¹⁰⁸Cd + β^- + υ_e,

^{47 48}

gdzie υ_e oznacza antyneutrino elektronowe.

Stanowisko pomiarowe.

W skład stanowiska pomiarowego wchodzą: licznik Gaigera - Mullera umieszczony w domku ołowianym, zasilacz licznika i przelicznik impulsów, płytka srebrna oraz źródło neutronów (znajdujące się w oddzielnym pomieszczeniu). Źródło neutronów wyposażone jest w kanały aktywujące, służące do umieszczenia w nim próbek przeznaczonych do aktywacji.

Przebieg pomiarów.

Początkowo umieściliśmy srebrną płytkę w kanale źródła neutronów. Podczas, gdy płytka się aktywowała (około 20 minut) dokonywaliśmy pomiarów szybkości zliczeń tła detektora mierząc liczbę impulsów w pustym domku osłonnym. Wykonaliśmy 20 pomiarów jednominutowych.

Wyniki pomiarów:

lp.		Ilość zliczonych impulsów w ciągu minuty	średnia ilość impulsów na minutę
1.		26	24
2.		25
3.		19
4.		30
5.		18
6.		27
7.		23
8.		16
9.		14
10.		16
11.		26
12.		30
13.		21
14.		25
15.		25
16.		18
17.		33
18.		21
19.		27
20.		29

Po czasie 20 minut wyjęliśmy płytkę z kanału źródła neutronów i umieściliśmy ją w domku osłonnym aby natychmiast rozpocząć pomiary.

NIESTETY okazało się że licznik Gaigera Mullera jakim dysponowaliśmy (dostępny w pracowni) odmówił posłuszeństwa i początkowe pomiary nie zostały wykonane. Po naprawieniu licznika (straciliśmy kilka minut) pomiary były kontynuowane. Początkowo rejestrowaliśmy liczbę impulsów w przedziałach czasu sześciosekundowych później jedno minutowych.

Wyniki pomiarów:

lp.	Ilość zliczanych impulsów w ciągu:		Ilość zliczanych impulsów w ciągu minuty po odjęciu promieniowania tła (*)	ln(*)
	6 sek. (0,1 min)	1 min
1.	90	900	876	6,78
2.	76	760	736	6,60
3.	80	800	776	6,65
4.	75	750	726	6,59
5.	65	650	626	6,44
6.	68	680	656	6,49
7.	42	420	396	5,98
8.	53	530	506	6,23
9.	48	480	456	6,12
10.	59	590	566	6,34
11.	51	510	486	6,19
12.	38	380	356	5,87
13.	49	490	466	6,14
14.	31	310	286	5,66
15.	39	390	366	5,90
16.	38	380	356	5,87
17.	26	260	236	5,46
18.	38	380	356	5,87
19.	43	430	406	6,01
20.	32	320	296	5,69
21.	42	420	396	5,98
22.	31	310	286	5,66
23.	22	220	196	5,28
24.	44	440	416	6,03
25.	26	260	236	5,46
26.	35	350	326	5,79
27.	43	430	406	6,01
28.	37	370	346	5,85
29.	21	210	186	5,23
30.	23	230	206	5,33
31.	25	250	226	5,42
32.	-	223	199	5,29
33.	-	178	154	5,04
34.	-	147	123	4,81
35.	-	107	83	4,42
36.	-	80	56	4,03
37.	-	79	55	4,01
38.	-	62	38	3,64
39.	-	47	23	3,14
40.	-	58	34	3,53
41.	-	62	38	3,64
42.	-	35	11	2,40
43.	-	42	18	2,89
44.	-	41	17	2,83
45.	-	45	21	3,04
46.	-	27	3	1,10
47.	-	31	7	1,95
48.	-	30	6	1,79
49.	-	28	4	1,39
50.	-	23	-1	-

Wnioski.

Wyniki jakie otrzymaliśmy nie są zadowalające.

Po narysowaniu zależności logarytmu naturalnego ilości zliczanych impulsów w ciągu minuty od czasu (w minutach) powinniśmy otrzymać punkty układające się w dwie proste. Jedna z nich (łagodnie opadająca) reprezentowałaby izotop długożyciowy natomiast druga izotop krótkożyciowy. Po odjęciu od punktu przecięcia każdej z prostych z osią oy ln2 i zrzutowaniu punktu któremu odpowiada obliczona wartość na oś czasu (ox) otrzymalibyśmy odpowiednio czasy połowicznego rozpadu każdego z izotopów promieniotwórczych.

Niestety okazało się że kilku minutowa strata czasu jaka nastąpiła na skutek wadliwego działania licznika Gaigera Mullera w bardzo znaczący sposób wpłynęła na otrzymane wyniki. Co więcej wyznaczenie czasu rozpadu izotopu krótkożyciowego jest w ogóle niemożliwe ponieważ prawdopodobnie po wznowieniu pomiarów izotop ten przeszedł już do stanu stabilnego Kolejną niedogodnością związaną ze stratą czasu która nastąpiła nie z naszej winy jest fakt, że na wykresie czas oznaczaliśmy od pierwszego udanego pomiaru a nie, tak jak to powinno być od pierwszego pomiaru zaraz po wyjęciu próbki z kanału źródła neutronów co spowodowało, że także czas połowicznego zaniku izotopu długożyciowego srebra jest obarczony bardzo dużym błędem.

---