Wyznaczanie bezwzględnej aktywności preparatu beta-promieniotwórczego, Pollub MiBM, fizyka sprawozdania

Pracownia Zakładu Fizyki Technicznej Politechniki Lubelskiej
Nazwisko i imię					Instytut i symbol grupy Ed 3.5
Data wykonania ćwiczenia: 96.10.07	Symbol ćwiczenia: 4.1	Temat zadania: Wyznaczanie bezwzględnej aktywności preparatu promieniotwórczego.
Zaliczenie:		Ocena:	Data:	Podpis

Tabela pomiarów. Pomiary dokonujemy dla Tl²⁰⁴.

Lp.	h		δ	K	N'	N		N'_t	N_t		B		B
	cm	-	-	-							Bq	Bq	n Ci
1					3614	20,08					188,4
2	1,3	0,117	1,12	0,9	3614	20,08	20,07				188,4	188,3	5,1
3					3611	20,06		71	0,24	0,24	188,2
1					2271	12,62		78	0,26		199,68
2	2	0,062	1,05	1	2266	12,59	12,52	68	0,23		199,19	198	5,35
3					2222	12,34					195,16

Pomiar tła dokonywany był przez 5 minut, natomiast preparat przez 3 minuty.

-obliczenia

d = 0,03 g/cm²

r =1,1cm

2.Schemat wykonania ćwiczenia.

ZWN- zasilacz wysokiego napięcia

GM- licznik GM okienkowy

W-wzmacniacz

przelicznik

Z-preparat promieniotwórczy

Po uruchomieniu układu pomiarowego wg instrukcji technicznej należy zmierzyć tło. Następnie mierzyć częstość zliczeń impulsów pochodzących od zleconych preparatów.

Do wyznaczenia aktywności na podstawie zmierzonych częstości zliczeń impulsów, konieczne jest wprowadzenie poprawek.

1.Poprawka na tło.

Wyznaczoną w pomiarach częstości zliczeń pochodzącej od danego preparatu.

2.Poprawka na geometrię pomiaru.

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

Rejestrowane są tylko cząstki, które trafiają w kąt bryłowy objęty okienkiem przesłony. Kąt ten objęty jest okienkiem przesłony i mający wierzchołek w środku preparatu.

Aktywność preparatu mierzy się liczbą cząstek wyemitowanych ze źródła w jednostce czasu w kąt bryłowy 4, więc poprawka wynosi:

gdzie

Poprawka na pochłanianie.

Pewna ilość cząstek  wysyłanych z preparatu nie dochodzi do części czynnej licznika z powodu zaabsorbowania ich przez okienko licznika i warstwę powietrza, poprawka wynosi:

gdzie:

d-warstwa połówkowego osłabienia promieniowania ,

- efektywna grubość warstwy pochłaniającej,

grubość okienka

grubość warstwy powietrza

Czynnik uwzględnia to, że cząstki  emitowane ze żródła w kąt bryłowy padają na okienko licznika pod różnymi kątami.

Ostatecznie aktywność B obliczamy z następującego wyrażenia.

I-częstość zliczeń impulsów pochodzących od preparatu

I_tł- częstość zliczeń pochodzących od tła

3.Teoria.

Rozpadem promieniotwórczym nazywamy samorzutną przemianę jąder jednego pierwiastka

w jądra innego pierwiastka, której towarzyszy emisja promieniowania jądrowego. W wyniku rozpadania się jąder pierwiastka promieniotwórczego z upływem czasu ich liczba maleje. Pozostała liczba jąder po czasie ilościowo określona jest poprzez prawo rozpadu: ,gdzie N jest liczbą jąder po upłynięciu czasu t, N₀ -początkowa liczba jąder,

stała rozpadu. Jeśli we wzorze powyższym w miejsce N wstawimy to otrzymamy czas połowicznego rozpadu .

Aktywnością próbki preparatu promieniotwórczego nazywamy szybkość jej rozpadu. Miarą aktywności (B) jest liczba jąder rozpadających się w jednostce czasu: . Miarą aktywności w układzie SI jest bekerel [Bq]=[1/s]. Często używa się jednostki zwanej kiur [Ci]=.

Promieniowanie  przechodząc przez materię doznaje oddziaływań z jądrami i elektronami ośrodka. Oddziaływania te dzielimy następująco:

rozproszenie elastyczne na jądrach i elektronach, prowadzące do zmian pierwotnego kierunku cząstek.

2) rozproszenie nieelastyczne prowadzące do strat energii: jonizacja, wzbudzenie atomów, emisja promieniowania hamowania.

anihilacja polegająca na zaniku pary e⁺ e^- i powstaniu dwóch kwantów promieniowania γ

Promieniowanie  przechodząc przez absorbent traci część swej energii. Strata ta zależy od liczby doznanych rozproszeń nieelastycznych. Osłabienie to określa wykładnicze prawo osłabienia , gdzie I₀- natężenie promieniowania padającego na absorbent, I- natężenie promieniowania po przejściu przez absorbent o grubości x, - liniowy współczynnik osłabienia. Współczynnik osłabienia wykazuje jaka część strumienia cząstek została usunięta z wiązki po przejściu warstwy absorbentu o grubości jednostkowej. Masowy współczynnik osłabienia otrzymujemy dzieląc liniowy współczynnik osłabienia przez gęstość absorbentu.

Rozpadem promieniotwórczym  nazywamy każdy z trzech typów rozpadów przedstawionych pomiarów niżej:

rozpad negatonowy (^), polegający na przemianie przemianie jądra X o liczbie atomowej Z i masowej Z i masowej A, w jądro Y z emisją elektronu e^- i antyneutrina.

rozpad pozytonowy ⁺, polegający na przemianie jądra X w jądro Y z emisją pozytonu e⁺ i

neutrina .

3)wychwyt elektronu, polegający na wchłonięciu przez jądro X jednego elektronu z powłoki

atomowej i utworzenie nowego jądra Y z emisją neutrina (oraz kwantu promieniowania

rentgenowskiego emitowanego przy przeskoku elektronu z wyższej powłoki na miejsce

elektronu z wyższej powłoki na miejsce elektronu wychwyconego).

4.Opracowanie pomiarów.

Pomiary przy h=1,3cm.

B	r_B				t_₁	_	t_₂	_
					-		-
188,4	0,1	0,01
188,4	0,1	0,01	0,087	0,05	1,321	0,066	19,581	0,98
188,2	-0,1	0,01
= 565	= 0,1	= 0,03
= 188,3

Średni błąd kwadratowy pojedynczego pomiaru.

Średni błąd kwadratowy średniej arytmetycznej.

Poziomy ufności.

Błędy bezwzględne.

Wartości rzeczywiste aktywności.

Błąd względny.