Opracowanie wyników

Celem doświadczenia jest wyznaczenie aktywności źródeł beta promieniotwórczych C¹⁴ oraz Cl³⁶. Postępując zgodnie z instrukcjami do ćwiczenia zmierzyłem szereg wielkości które przedstawiam w Tabeli 1. Objaśnienia symboli znajdują się pod tabelą.

Tabela 1
Numer pomiaru	Izotop promieniotwórczy	T [s]	n	h [cm]	H [cm]	r [cm]	I 1/s	R g/cm^2
1 (Cl^36)	Chlor Cl^36	420	2075	4,98	5,34	1,16	1,16	1,16
2 (Cl^36)	Chlor Cl^36	300	2346	3,24	3,60	1,16	1,16	1,16
3 (C^14)	Węgiel Cl^14	180	2246	4,98	5,34	1,16	1,16	1,16
4 (C^14)	Węgiel Cl^14	300	14111	3,24	3,60	1,16	1,16	1,16
5 (Cl^36)	Chlor Cl^36	630	2047	4,42	5,22	0,765	0,765	0,765
6 (Cl^36)	Chlor Cl^36	600	1765	3,56	4,36	0,765	0,765	0,765
7 (C^14)	Węgiel Cl^14	310	2105	4,42	5,22	0,765	0,765	0,765
8 (C^14)	Węgiel Cl^14	180	2392	3,56	4,36	0,765	0,765	0,765

Objaśnienia do nazw kolumn w Tabeli 1:

t - czas pomiaru, h - odległość od źródła do przesłony,

n - liczba zliczeń, H - odległość od źródła do okienka licznika,

r - promień otworu przesłony I - szybkość zliczeń

R - grubość warstwy powietrza obliczona ze wzoru: R=H∙ρ ; ρ=0,001206 g/cm³.

W trakcie wykonywania pomiarów dwukrotnie zmierzyłem tło. Otrzymane wyniki wraz z niepewnościami standardowymi obliczonymi ze wzoru:
, przedstawiam poniżej.

Pomiar 1: n=422; t=1140 sekund; I = 0,370(18),

Pomiar 2: n=514; t=1920 sekund; I = 0,268(12), Średnia: I_tła = 0,318(15)

Następnie posługując się wzorami ze wstępu teoretycznego obliczyłem aktywność preparatu dla każdego pomiaru. W Tabeli 2 przedstawiam wyniki oraz wielkości potrzebne do obliczeń. Objaśnienia do tabeli umieszczone są na następnej stronie.

Tabela 2
Numer pomiaru		cos α	WΩ	X	Ki		A
1 (Cl^36)	4,63	0,974	0,013	0,0104	0,725	105,8	490
2 (Cl^36)	7,51	0,941	0,029	0,0083	0,773	44,2	332
3 (C^14)	12,19	0,974	0,013	0,0104	0,069	1119,0	13641
4 (C^14)	47,16	0,941	0,029	0,0083	0,117	290,9	13720
5 (Cl^36)	2,93	0,985	0,007	0,0103	0,728	187,5	550
6 (Cl^36)	2,62	0,978	0,011	0,0093	0,752	119,2	313
7 (C^14)	6,48	0,985	0,007	0,0103	0,071	1918,9	12436
8 (C^14)	13,01	0,978	0,011	0,0093	0,093	965,1	12552

Objaśnienia do nazw kolumn w Tabeli 2: (są to wzory omówione we wstępie teoretycznym)

Otrzymane wyniki dla aktywności węgla i chloru przedstawiam jeszcze raz w Tabeli 3.

Tabela 3
Aktywność [Bq]
Chlor Cl^36	Węgiel C^14
489,52	13640,91
332,01	13720,08
549,76	12435,85
312,81	12551,83
Średnie Aktywności [Bq]
Chlor Cl^36	Węgiel C^14
421,02	13087,17

Niepewności standardowe dla aktywności obliczyłem korzystając z następujących wzorów:

(10)

gdzie:

;
;
(11)

Wyniki obliczeń przedstawiam w Tabeli 4.

Tabela 4
Numer pomiaru		u(I)		u(Itła)	u(A)
1 (Cl^36)	-105,81	0,01491	106,0	0,1085	11,61
2 (Cl^36)	-44,19	0,01491	44,3	0,1615	7,19
3 (C^14)	-1119,02	0,01491	1124,6	0,2633	296,57
4 (C^14)	-290,90	0,01491	296,5	0,3960	117,46
5 (Cl^36)	-187,48	0,01491	187,7	0,0718	13,77
6 (Cl^36)	-119,19	0,01491	119,3	0,0700	8,54
7 (C^14)	-1918,93	0,01491	1924,2	0,1480	286,21
8 (C^14)	-965,13	0,01491	970,3	0,2717	264,03

Średnia niepewność standardowa dla chloru Cl³⁶ wynosi: u(A_Cl) = 10,27 Bq

Średnia niepewność standardowa dla węgla C¹⁴ wynosi: u(A_C) = 241,07 Bq

Poprawny, końcowy zapis aktywności wraz z niepewnościami pomiarowymi:

- dla chloru Cl³⁶: A_Cl= 421(10) Bq

- dla węgla C¹⁴ : A_C=1309(24) ∙10¹ Bq

Wnioski

Obliczone przeze mnie aktywności dla próbek: chloru Cl³⁶ , oraz węgla C¹⁴ porównam teraz z danymi otrzymanymi od prowadzącego, które dotyczą aktywności badanych przeze mnie pierwiastków w roku 1986. (w celach estetycznych pominę niepewności)

Aktywność chloru Cl³⁶ w 1986 roku wynosiła: 270 Bq.

Aktywność chloru Cl³⁶ w 2010 roku wynosi: 421 Bq.

Aktywność węgla C¹⁴ w 1986 roku wynosiła: 20 000 Bq.

Aktywność węgla C¹⁴ w 2010 roku wynosi: 13 087 Bq.

Jak widać w aktywność węgla C¹⁴ zmalała po upływie 24 lat o 35%, jest to zadowalający wynik, zgodny z oczekiwaniami.

Niestety w przypadku chloru Cl³⁶ otrzymany wynik, zupełnie nie pokrywa się z oczekiwaniami. Jeżeli wierzyć przedstawionym wyżej wartościom, trzeba by stwierdzić, że aktywność chloru wzrosła prawie dwukrotnie. Jest to wynik zupełnie nieprawidłowy.

Zastanawiającym jest fakt, że to samo doświadczenie przeprowadzone w takich samych warunkach, raz dało wynik poprawny, a drugi raz niepoprawny. Można to tłumaczyć niedokładnościami wynikającymi z wad sprzętu, spowodowanymi jego wiekiem i częstością użytkowania. Spoglądając jednak na przedstawione w Tabeli 2 wyniki obliczeń widać, że podobne wyniki dostajemy w każdym pojedynczym pomiarze. Dlatego zwalanie wszystkiego na aparaturę, nie ma większego sensu. Ogólnie rzecz ujmując, nie wiem co jest powodem otrzymania błędnych wyników w przypadku węgla C¹⁴.

---