Определение периода полураспада радиоактивного изотопа


Скачать 68.61 Kb.
НазваниеОпределение периода полураспада радиоактивного изотопа
Дата публикации14.06.2013
Размер68.61 Kb.
ТипЛабораторная работа
userdocs.ru > Журналистика > Лабораторная работа
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРИОДА ПОЛУРАСПАДА

РАДИОАКТИВНОГО ИЗОТОПА



Цель работы: с помощью радиометра со счетчиком Гейгера определить

период полураспада радиоактивного изотопа.
Приборы и принадлежности: радиометр Б-4 (состоит из пересчетного

прибора ПП-16 и блока газовых счетчиков БГС-4),

счетная трубка СТС-6,

секундомер или часы с секундной стрелкой,

подставка для радиоактивного препарата,

радиоактивный препарат (выдается в процессе работы).

Краткое теоретическое обоснование
Радиоактивностью называется самопроизвольное превращение атомных ядер в другие, сопровождаемое испусканием элементарных частиц. В зависимости от вида частиц, испускаемых при радиоактивных превращениях, различаются:

  1. α - распад,

2) β - распад,

3) γ -излучение ядер,

4) спонтанное деление тяжелых ядер,

5) протонная радиоактивность.

Радиоактивность, наблюдающаяся у ядер, существующих в природных условиях, называется естественной; а у ядер, полученных посредством ядерных реакций искусственной. Между искусственной и естественной радиоактивностью нет принципиального различия.

Отдельные радиоактивные ядра распадаются независимо друг от друга. Поэтому число ядер dN , распавшихся в среднем за интервал времени от t до t+dt , пропорционально промежутку времени dt и числу ядер N, не распавшихся к моменту времени t:
(1)

где λ - постоянная для данного радиоактивного источника величина, называемая постоянной радиоактивного распада и равная доле радиоактивных атомов, распадающихся за единицу времени. Интегрируя (1), получим

(2)

где N0 - количество ядер в начальный момент.

Формула (2) выражает закон радиоактивного распада.

Вместо постоянной радиоактивного распада λ можно пользоваться другими величинами: периодом полураспада Т и средним временем жизни τ.

Время, за которое распадается половина первоначального количества ядер, называется периодом полураспада. Это время определяется условием:



откуда

(3)

Поскольку за промежуток времени от t до t+dt распадается /dN/ ядер, то время жизни этих ядер pавнo t . Тогда время жизни (среднее) τ находится по обычной формуле для среднего значения



Подставляя сюда выражение (2) для N(t) и интегрируя, получим



Таким образом, среднее время жизни есть величина, обратная постоянной радиоактивного распада λ:



Часто бывает, что возникающие в результате радиоактивного превращения ядра в свою очередь оказываются радиоактивными и т.д. В результате возникает целый ряд радиоактивных превращений. Естественно-радиоактивные ядра образуют три радиоактивных семейства (или ряда), родоначальниками которых являются 23892U (ряд урана), и 23589U (ряд активного урана или актиния), 23290Th (ряд тория). Все ряды заканчиваются стабильными изотопами свинца.

^

Теория метода



Для определения периода полураспада Т будем исходить из соотношения (1) , в соответствии с которым имеем



Это число атомов, распавшихся в единицу времени (скорость распада), которое будем обозначать через v. Учитывая (2) и (3), имеем



Записывая это уравнение для двух моментов времени t1 и t2 и решая полученные уравнения относительно T, находим

(4)

где

и

Соотношение (4) может быть использовано для определения периода полураспада. Если условия эксперимента не меняются: расположение препарата по отношению к трубке счетчика, поглощение бета частиц на пути от препарата к трубке, - а интервал времени счета частиц мал по сравнению с периодом полураспада, то формула (4) примет вид

(5)

где n1 и n2 - число частиц, прошедших через счетчик за один и тот же интервал в момент времени t2 и t1.
Описание установки
Радиометр Б-4. Прибор предназначен для регистрации и счета импульсов от низковольтных газовых счетчиков. Состоит из пересчетного прибора ПП-16 и блока газовых счетчиков БГС-4 (рисунок 1).

^

Принцип действия




Сигналы с блока газовых счетчиков БГС-4 поступают на входное устройство (в корпусе прибора ПП-16), которое служит для преобразования сигналов в стандартные по амплитуде и длительности импульсы. Сформированные входным устройством импульсы поступают на пересчетное устройство, состоящее из шести декатронных блоков. Разрешающее время прибора ПП-16 не хуже 70 мкс. Система счета - десятичная, с прямым отсчетом показаний по счетным декадам.


В блок газовых счетчиков должен быть вставлен газовый счетчик какого-либо типа; в нашем случае используется счетчик СТС-б.

Радиоактивный препарат кладется на подставку с отверстием, через которое излучение проходит к счетчику Каждое прохождение частицы через трубку вызывает импульс, который считается счетчиком (счетным устройством). При очень плотных потоках частиц, число импульсов, регистрируемых установкой, будет почти равно числу частиц, прошедших через трубку.





^

Порядок выполнения работы



ВНИМАНИЕ!
При работе с прибором следует соблюдать меры безопасности. В приборе имеется постоянное напряжение свыше 450 В; на газовые счетчики подается напряжение + 390 В.

При работе с прибором и при его ремонте необходимо соблюдать осторожность, не допускать касаний к токонесущим частям. Замена газовых счетчиков в процессе работы допустима только тогда, когда прибор отключен от сети питания. Корпус прибора должен быть заземлен.
^ 1. Проверить работоспособность прибора. Для этого:

-включить сетевой шланг в сеть;

-нажать до фиксации кнопки: "1:1","~" переключателя "ВХОД" и кнопку "50 Гц";

-нажать до фиксации кнопку "СЕТЬ" и дать прибору прогреться 5 минут;

-в момент, когда секундная стрелка часов проходит через ноль, нажать до фиксации кнопку "ПУСК" и заметить время. При этом на вход прибора ПП-16 подается переменное напряжение с частотой 50 Гц и производится проверка работоспособности прибора;

-ровно через 5 минут =5*60 сек остановить счет нажатием до фиксации кнопки "СТОП". При этом счет должен прекратиться. Число посчитанных импульсов в этом случае должно быть равно 5*60*50 = 15000 (частота технического тока 50 Гц). Если на декадах число импульсов будет отличаться на несколько десятков, то прибор является работоспособным.
^ 2. Для приведения прибора в исходное состояние необходимо:

-нажать и отпустить кнопку "СБРОС". При этом показания всех декатронов должны быть нулевыми;

-отжать все кнопки. Для отжатия кнопки "СТОП" необходимо слегка (без фиксации) нажать кнопку "ПУСК". Прибор готов к работе.
^ 3. Для счета импульсов со счетчика БГС-4 необходимо нажать до фиксации кнопку "1:1" переключателя "ВХОД", а затем кнопку «ПУСК». Ровно через 10 минут = 1/6 часа нажимаем кнопку «СТОП». Сосчитанные импульсы на декадах принимаются за nф1. Не нажимая кнопки «СБРОС», опять запускаем счетчик кнопкой «ПУСК» и продолжаем считать импульсы еще за 5 минут. Через 5 минут останавливаем счет кнопкой «СТОП» и записываем суммарные импульсы на декадах за 15 минут =1/4 часа. Эти импульсы принимаются за nф2 . Нажимаем кнопку «СБРОС», чтобы показания на декадах снова стали нулевыми.
4. Получить у преподавателя или лаборанта радиоактивный препарат. Помещаем его в свинцовый домик таким образом, чтобы препарат был обращен к трубке счетчика.
^ 5. Сосчитаем число импульсов за 10 минут. Для этого нажимаем кнопку "ПУСК", а ровно через 10 минут кнопку "СТОП". Сосчитанное число импульсов принимаем за n'1. Не нажимая кнопки «СБРОС», опять запускаем счетчик кнопкой «ПУСК» и продолжаем считать импульсы еще за 5 минут. Сосчитанное число импульсов за 15 минут принимаем за n'2.
6. Сдать препарат преподавателю или лаборанту.
7. Отжать кнопки "СТОП", "1:1" переключателя "ВХОД" и кнопку "СЕТЬ". Отключить установку от сети.
8. Вычислить n1 и n2 (число частиц, прошедших через счетчик за один и тот же интервал, в моменты времени t1 и t2) по формулам:

n1=n1'-nф1 и n2=n2'-nф2

Подставить n1 и n2 в формулу (5) и вычислить период полураспада Т, величину t2-t1 следует выразить в часах, тогда Т также будет в часах.
9. Вычислить постоянную радиоактивного распада λ по формуле (3) и определить поток - излучения с поверхности по формуле:

частиц / см2

где KS = 0,5 частиц / см мин импульсов.

Контрольные вопросы



1. Понятие радиации. Изотопы.

2. Виды излучений при радиоактивном распаде.

3. Зависимость интенсивности β - излучения от толщины поглощающего слоя вещества (кривая поглощения). Линейный коэффициент ослабления.

4. Понятие периода полураспада и постоянной распада.

5. Формула экспоненциальной зависимости количества распавшихся ядер в момент времени t.

6. Примеры ядерных реакций.

7. Цепная ядерная реакция.

8. Понятие критической массы.

Похожие:

Определение периода полураспада радиоактивного изотопа iconРешение. Задание 5
Определение времени подхода радиоактивного облака на объект, расположенный в зоне радиоактивного заражения
Определение периода полураспада радиоактивного изотопа iconЧисло нейтронов совпадает с числом протонов в ядре атома изотопа
Формула гидроксида, который реагирует с водными растворами и кислот, и оснований, имеет вид
Определение периода полураспада радиоактивного изотопа icon1. Определить рентабельность работы предприятия за квартал по формуле: р = п / (оф + обф)*100
По заданной дате начала периода указать начальную и конечную даты периода, за который подводятся итоги
Определение периода полураспада радиоактивного изотопа iconИзучение дифракции света при помощи газового лазера
Цель работы: получение дифракционной картины, определение периода дифракционной решетки и длины волны излучения газового лазера
Определение периода полураспада радиоактивного изотопа iconОтчёт (лабораторная работа №1) изучение дифракции света при помощи газового лазера
Цель работы: получение дифракционной картины, определение периода дифракционной решетки и длины волны излучения газового лазера
Определение периода полураспада радиоактивного изотопа icon Радиоактивное ядро испытало  -распад. Как изменились в результате...
Радиоактивное ядро испытало -распад. Как изменились в результате этого массовое число и заряд радиоактивного ядра, а также число...
Определение периода полураспада радиоактивного изотопа iconЛабораторная работа Моделирование радиоактивного распада Цель работы
Таким образом, удалось выделить два новых элемента – носителя беккерелевского излучения: полоний и радий
Определение периода полураспада радиоактивного изотопа iconУкраинская культура советского
Культура советского периода – это культура семидесятилетнего периода. Она сложна, противоречива и нужен серьезный анализ ее удач,...
Определение периода полураспада радиоактивного изотопа icon1. Основания для выделения границ подростково-юношеского периода развития
Этот период обычно длится от 11-12 до 17-18 лет. Границы подросткового периода достаточно условны, и в жизни наблюдаются значительные...
Определение периода полураспада радиоактивного изотопа iconКурс (жур-ка) Рубеж 19-20 вв как историческая эпоха, ее влияние на...
Творческий путь И. А. Бунина. Главные темы его произведений дооктябрьского периода
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2020
контакты
userdocs.ru
Главная страница