Politechnika Lubelska

Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki

PROMIENIOWANIE I STRUKTURA MATERII

Temat ćwiczenia 4.1 :

Wyznaczanie bezwzględnej aktywności preparatu  -promieniotwórczego.

Lublin dn. 97.12.03

Wykonał:

1. Grzegorz Mazur

Grupa ED.3.5

Ocena :

....................

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie bezwzględnej aktywności preparatu -promieniotwórczego dla źródła promieniowania ¹⁴C.

2. Przebieg pomiarów.

Pomiary zacząłem od włączenia aparatury według instrukcji technicznej. Następnie zmierzyłem tło promieniowania, w ustalonym przedziale czasowym. Potem mierzyłem częstość zliczeń impulsów przy różnych odległościach źródła promieniowania od okienka licznika. Pomiary te wykonuję w takim samym przedziale czasowym co pomiar tła. Do pomiarów otrzymałem próbkę ¹⁴C Nr 141. Czas pomiaru 5 min.

Schemat ideowy stanowiska pomiarowego.

Rys. 1.

ZWN zasilacz wysokiego napięcia

GM licznik GM okienkowy

W wzmacniacz

P przelicznik

Z źródło promieniowania

3. Wyniki pomiarów.

I =

h	nt ł	n	It ł	I
[cm]	[-]	[-]	[1/s]	[1/s]
1,3 1,5 1,7 1,9 2,1	125	10621 9321 7904 6670 5309	0,417	35,403 31,07 26,347 22,233 17,697

C¹⁴

Nr 131

Grubość połówkowego osłabienia promieniowania β:

C¹⁴ - 0,005 g/cm² ;

Grubość okienka licznika:

s = 0,0023 g/cm²;

Promień przesłony:

r = 1,1 cm ;

Gęstość powietrza:

ρ = 1,29 kg/m³ = 0,00129 g/cm³ ;

Czas zliczania:

t = 5 min. = 300 s .

4. Rachunek błędów.

Rys. 2.

W ćwiczeniu zmierzono częstość zliczeń impulsów pochodzących od preparatu promieniotwórczego. Do wyznaczenia aktywności na podstawie zmierzonych częstości zliczeń impulsów, konieczne jest wprowadzenie poprawek.

1. Poprawka na tło.

Wyznaczoną w pomiarach częstość zliczeń odpowiadającą wielkości tła promieniowania należy odjąć od zmierzonej częstości zliczeń pochodzącej od danego preparatu.

2. Poprawka na geometrię pomiaru.

Nie wszystkie cząstki β emitowane przez źródło dochodzą do okienka licznika.

Rejestrowane są tylko te cząstki, które trafiają w kąt bryłowy objęty okienkiem przesłony. Kąt bryłowy Ω objęty okienkiem przesłony i mający wierzchołek w środku preparatu wynosi:

.

Aktywność preparatu mierzy się liczbą cząstek wyemitowanych ze źródła w jednostce czasu w pełny kąt bryłowy 4π, więc poprawka (tzw. względny kąt bryłowy) wynosi:

gdzie:

Uwzględnienie poprawki na geometrię będzie polegać na podzieleniu zarejestrowanej częstości zliczeń przez względny kąt bryłowy ω.

3. Poprawka na pochłanianie.

Pewna liczba cząstek β wysyłanych z preparatu nie dochodzi do części czynnej licznika powodu zaabsorbowania ich przez okienko licznika i warstwę powietrza między źródłem promieniowania a licznikiem. Poprawka na pochłanianie wynosi:

gdzie: d - warstwa połówkowego osłabienia promieniowania β;

g = (s + h) δ - efektywna grubość warstwy pochłaniającej;

s - grubość okienka;

h - grubość warstwy powietrza.

Czynnik δ uwzględnia to, że cząstki β emitowane ze źródła w kąt bryłowy ω padają na okienko licznika pod różnymi kątami.

Uwzględnienie poprawki na pochłanianie K polegać będzie na podzieleniu zarejestrowanej częstości zliczeń przez wartość K.

Ostatecznie aktywność B obliczymy z następującego wyrażenia:

gdzie: I - częstość zliczeń impulsów pochodzących od preparatu;

I_tł - częstość zliczeń impulsów pochodzących od tła;

ω - poprawka na kąt bryłowy;

K - poprawka na pochłanianie.

Metoda różniczki zupełnej (błąd względny maksymalny):

Po wstawieniu powyższych obliczeń otrzymujemy:

Obliczenia wykonano dla h = 1,5 cm, dla którego ω = 0,10, a δ = 1,12.

Zatem maksymalny błąd popełniony przy wyznaczaniu aktywności materiału β- promieniotwórczego wynosi 12,89 %.

4

4